電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李寧遠(yuǎn))隔離器件的使用在現(xiàn)今的半導(dǎo)體設(shè)備中越來越普遍了，既是為了滿足安全法規(guī)，也為了提高芯片的整體性能。就放大器這一類別來說，傳統(tǒng)的隔離技術(shù)大多基于光耦合器和分流調(diào)節(jié)器，而現(xiàn)在一般采用隔離放大器實(shí)現(xiàn)器件的內(nèi)部隔離。

TI隔離放大器

TI的隔離放大器以低功耗見長，適用于需要以低價(jià)格實(shí)現(xiàn)高性能和可靠性的電流檢測和電壓檢測應(yīng)用，能夠承受高共模電壓以延長高壓系統(tǒng)的使用壽命。基礎(chǔ)型的隔離放大器特色相對(duì)少一些，沒有那么出彩，所以直接從增強(qiáng)型的隔離放大器入手更能體會(huì)各個(gè)廠家在“隔離”上的特點(diǎn)。

AMC330x系列是完全集成的隔離式直流/直流轉(zhuǎn)換器的精密增強(qiáng)型隔離放大器，針對(duì)基于分流器的電流測量進(jìn)行了優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)器件低側(cè)的單電源運(yùn)行。這種允許低側(cè)單電源運(yùn)行的方案，對(duì)于空間受限的應(yīng)用來說正好打在了痛點(diǎn)上。

這個(gè)系列的增強(qiáng)型電容式隔離柵支持高達(dá)1.2kVRMS的工作電壓，該隔離柵可將系統(tǒng)中以不同共模電壓電平運(yùn)行的各器件隔開，并保護(hù)電壓較低的器件免受高電壓沖擊。不同型號(hào)的輸入電壓范圍有所不同，從AMC3302這個(gè)新系列來看，±50mV的輸入電壓范圍固定增益為41。整個(gè)器件的直流誤差極低(以最大值為標(biāo)準(zhǔn))，失調(diào)電壓在±50μV，溫漂±0.5μV/℃，增益誤差±0.2%，增益誤差漂移±35ppm/℃，非線性度±0.03%。電流測量上所有的參數(shù)指標(biāo)均處于業(yè)內(nèi)一流水平。同時(shí)擁有極高的CMTI，95kV/μs。這種工業(yè)級(jí)別的器件溫度覆蓋范圍也極高，-40℃ 至+125℃可以應(yīng)付絕大多數(shù)工業(yè)場合。

而用于電壓檢測的AMC333x系列和上面這個(gè)系列大同小異，同樣集成的隔離式直流/直流轉(zhuǎn)換器的精密隔離式放大器能實(shí)現(xiàn)器件低側(cè)的單電源運(yùn)行。不同的是輸入針對(duì)直接連接高阻抗電壓信號(hào)源的情況進(jìn)行了優(yōu)化用以感應(yīng)高壓信號(hào)。電壓檢測的誤差也極低，增益誤差同樣在±0.2%，漂移在±45ppm/℃，溫漂±4μV/℃，CMTI為85kV/μs。用于電壓檢測的隔離放大器誤差同樣極低，十分適配噪雜的空間受限應(yīng)用。

ADI隔離放大器

ADI旗下獨(dú)有的iCoupler隔離技術(shù)想必大家已經(jīng)很熟悉了，在瞬態(tài)響應(yīng)上一直是獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的，可以說ADI一直走在數(shù)字隔離技術(shù)發(fā)展的前沿。ADuM4190就是一款基于ADI iCoupler技術(shù)的隔離放大器。

(圖源：ADI)

ADuM4190的原邊控制器與常用的光耦合器和分流調(diào)節(jié)器解決方案相比，在瞬態(tài)響應(yīng)、功率密度和穩(wěn)定性方面均有所提高，因此十分適配線性反饋電源。該器件同樣是工業(yè)級(jí)應(yīng)用器件，溫度范圍覆蓋-40℃至+125℃。該器件的初始精度為0.5%，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)有1%的精度。與在高溫下具有不確定電流傳輸比的基于光耦合器不同，ADuM4190的傳輸功能不隨溫度而改變。

ADuM4190加強(qiáng)型隔離電壓額定值5 kV rms，內(nèi)置寬頻帶運(yùn)算放大器，可用于各種常用的電源環(huán)路補(bǔ)償技術(shù)中。因?yàn)槠渌俣茸銐蚩?，所以能夠?qū)Ψ答伃h(huán)路快速瞬變條件和過流條件做出反應(yīng)。

Broadcom 隔離放大器

Broadcom的隔離放大器是高線性度的光隔離放大器，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和可再生能源換流器等系統(tǒng)中的電流和電壓感測中應(yīng)用很廣泛。尤其是ACNT-H87X系列，作為專用于電壓檢測應(yīng)用的光隔離放大器在業(yè)內(nèi)很受關(guān)注。

這個(gè)系列里高精款A(yù)CNT-H87B擁有±0.5%的增益誤差，是整個(gè)系列里最小的增益誤差。ACNT-H87B采用單一5V電源工作并有著優(yōu)異的線性度，有源高電平關(guān)斷引腳可以把Idd1電流降低到僅有15μA，所以該器件非常適合用于對(duì)功耗極敏感的應(yīng)用。

因?yàn)槭褂昧斯怦罡綦x，所以共模瞬變抑制能力和上面兩種不同的技術(shù)流派比起來會(huì)低一些，但15 kV/μs的抑制能力在光耦器件中絕對(duì)算高了，能提供高噪聲環(huán)境下精確監(jiān)測直流母線電壓所需的精密度和穩(wěn)定性。

誤差要求也很嚴(yán)苛，-35ppm/℃的增益漂移，215μV/℃的電壓漂移，0.1%的非線性度。在-40℃ 到+110℃的工作溫度范圍內(nèi)，該器件能保持這個(gè)級(jí)別的低誤差。再加上Sigma-Delta 調(diào)制、斬波穩(wěn)定放大器以及差分輸出，Broadcom的隔離放大器能提供極好的隔離模式噪聲抑制能力、高增益精密度和穩(wěn)定性。

小結(jié)

隔離放大器可以消除由接地環(huán)路引起的測量誤差，還能防止數(shù)據(jù)采集器件遭受遠(yuǎn)程傳感器帶來的潛在破壞性電壓影響。這些隔離放大器還可以用在多通道應(yīng)用中來放大低電平信號(hào)。此外，由于不需要附加的隔離電源，帶有內(nèi)部變壓器的隔離放大器還能降低電路成本。在這些不可替代的優(yōu)勢下可以預(yù)見隔離放大器會(huì)越來越多的應(yīng)用到半導(dǎo)體器件中。

原文標(biāo)題：器件隔離升級(jí)，放大器內(nèi)部隔離成趨勢

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審核編輯：湯梓紅