高速数字电路中电子隔离应用

　　从输入到输出的电流传输比(CTR)是光耦合器的一个重要特性，LED一般会要求10mA的输入电流，以用于高速数字传输。这种比率对用于驱动LED的电流和由光电晶体管产生的电流进行调节。随着时间的推移，LED变得更为低效，同时要求更多的电流来产生相同等级的亮度以及相同等级的光电晶体管输出电流。在许多数字隔离器中，内部电路控制LED驱动电流，并且用户无法对逐渐下降的CTR进行补偿。LED的优势减弱了，并且随着时间的推移隔离器不再像以前那样有效了。

　　3.2 电感耦合技术

　　电感耦合技术使用两个线圈之间的变化磁场在一个隔离层上进行通信。最常见的例子就是变压器，其磁场大小取决于主级和次级绕组的线圈结构(匝数/单位长度)、磁芯的介电常数，以及电流振幅。图6显示了一款具有信号调节电路模块的变压器。

　　图6：电感隔离。

　　电感耦合技术的优点是，可能存在的共模差异和差分传输特性。变压器的精心设计允许噪声和信号频率重叠，但是会呈现出噪声高共模阻抗和信号低差分阻抗。另一个优点是，信号能量传输可以为近100%的效率，从而使低功耗隔离器成为可能。

　　电感耦合技术的主要缺点是对外部磁场(噪声)的磁化。工业应用通常要求磁场隔离，例如：马达控制。数字变压器传输中另一个缺点是数据运行长度。一个信号转换器在某一频率和振幅范围内传输信号，并且其失真可以接受。需要数据运行长度限制或时钟编码来将该信号保持在可用变压器带宽内。采用电感耦合技术的通用数字隔离器要求信号处理随同传输低频率信号(1或0长字符)的方法共同对数字信号进行传输和重新构建。NVE公司/Avago(安华高)公司推出的Isoloop，以及ADI(美国模拟器件公司)推出的iCoupler均使用了编码功能，并提供了支持从DC到100Mbps运行范围的数字隔离解决方案。

　　ADuM1100是ADI推出的iCoupler技术的一个例子。ADuM1100使用一个基本的变压器来实现在一个隔离层上传输信息。这种Isoloop技术(例如：HCPL-0900)使用一个如图7所示的电阻器网络来替换次级线圈。该电阻器由GMR(巨磁电阻)材料组成，这样当磁场发挥作用时该电阻会发生变化。电路感应电阻的变化，并满足其条件，以用于输出。这种技术被首次引入

　　市场时就切实地提高了AC性能，超过了现有光耦合器的性能。现在，随着ADI最近推出了更多的数字隔离器以及TI ISO72x系列器件的推出，这些Isoloop器件的性能已经被超越。

　　图7：GMR结构图。

　　3.3 电容耦合技术