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在高压供电系统中，我们首先要考虑的一定是安全。 无论是汽车应用中对敏感电子元件和快速瞬变高压元件之间安全通信的隔离需求不断增长，还是对高压浪涌、大地电位差、高侧元件通信和通用保护的需求模式暂态数据的处理越来越紧迫，引入设备隔离可以实现安全可靠运行。

为什么要引入隔离？

当两个设备或电路通信时信号隔离器电流，直流电流和交流信号通常自由流动。 在低压系统中，这种工作方式是安全的。 但当高压进入系统时，高压的存在会引入显着的电位差，自由流动的直流电流和一些交流信号不再安全。 电流隔离将电气系统分开，防止这些部件产生直流电流和有害的交流电流，同时仍允许信号和功率传输。

在电路之间引入隔离大致有三个主要原因。 其中之一当然是满足安规保证安全，防止电流从高压电位元件流经人体接地，提高安全性。

第二个原因是要考虑到接地电位差，也称为接地回路，这可能会导致通信子系统之间的不准确或中断。 从一个电路到另一个电路的接地电位变化会产生电压差，如果电压差很大，则可能会在电流流经接地回路时导致数据通信出错。

第三个原因也与接地环路有关。 隔离可用于降低接地环路噪声并提高电路抗噪声能力。 50/60Hz 环境噪声将使系统捕获不需要的电流信息，隔离可以断开接地环路以确保信号完整性。 这些是外部噪声源，但更大的噪声源是内部噪声源，即系统内的瞬态行为。 当设备瞬态切换工作模式时，信号路径上会产生具有高转换率的瞬态电压。 这种瞬态行为与隔离设备的 CMTI 直接相关。

不同等级的高压隔离

要在系统中建立可靠的隔离，需要考虑许多因素，例如隔离额定值、CMTI、EMI、电气间隙等。 按照分配给电气系统的隔离级别，有功能隔离、基本隔离、辅助隔离和加强隔离。

功能隔离只会为系统分配最小隔离，使其能够正常运行，但功能隔离并不能防止电击。 这种隔离级别仅足以保证设备的正常运行。 基本隔离具有与最高系统级电压相同的安全等级，可以在满足系统正常运行的同时提供足够的防触电保护。

辅助隔离是在基本隔离的基础上增加额外的独立隔离信号隔离器电流，主要是防止基本隔离失效时系统受到破坏。 增强型隔离是高压系统的最高商用等级，能够承受更高的电压测试标准和更长的额定寿命。

CMTI作为隔离应用中最重要的指标之一，反映了隔离器件在高速瞬态条件下可靠工作的能力。 高性能隔离器件的CMTI额定值很容易达到100V/ns，在一些隔离器件的测试中，CMTI超过200V/ns的也不少。 这与宽带隙半导体的普及有很大关系，宽带隙半导体使隔离器件能够针对瞬态电压 (dV/dt) 实现更高的边沿速率。

常用检疫方法

对于电路隔离，分为模拟隔离和数字隔离。 模拟隔离在 ADC 输入前提供隔离的模拟信号。 然后 ADC 输入将信号数字化。 隔离放大器或隔离式 ADC 通常用于隔离模拟信号。 借助隔离式数据转换器，模拟隔离可避免放大器增益误差，调制器直接对模拟输入信号进行采样。 这种隔离可实现高分辨率隔离输入。 数字隔离是一种隔离数字输入信号的方法。 数字隔离在电流隔离器状态下实现数字信号传输，提供电流隔离的数字信号路径。

（光隔离器，Broadcom）

隔离中常用的两种隔离半导体技术是光耦合器、电容耦合器和磁耦合器。 每种技术都使用具有不同介电强度的不同绝缘体材料。 就光耦合器使用的绝缘材料而言，介电强度较低，需要更多的物理分隔才能实现高电平隔离。 基于光耦隔离，Broadcom作为行业龙头，共模瞬变抗扰度行业指标为50kV/µs，这在光耦技术下已经是非常高的CMTI了。 光耦合器总是必须在 CMTI 和可扩展性之间做出权衡。 光耦虽然可以实现很高的数据速率，但是会牺牲寄生电容，增加功耗，大大降低光耦的CMTI。 但是，厚绝缘层的耐压优势使得光耦合器的使用非常稳定。

由于电容器本质上会阻挡直流信号，因此电容隔离技术可以使用基于通过电介质传输交流信号的高阶调制等方案。 作为三种技术中内绝缘厚度最小的技术，基于二氧化硅的电容耦合比基于聚酰亚胺的磁耦合薄近10µm。 电容耦合采用片上电容原理实现信号的隔离传输，寿命长，功耗低，传输速率高。 唯一的缺点是在高压系统中，绝缘厚度是有限的，这意味着电容器的浪涌保护能力会相对有限。 但是，也有多层电容器和多层钝化方法来提高电容器对高压浪涌的可靠性。

磁隔离技术在需要高频 DC/DC 电源转换的应用中最具优势，在大多数应用中可以传输超过数百毫瓦的功率，无需次级侧偏置电源，并且可以传输高频信号。 改善传输延迟和延迟偏斜，这是其他隔离技术无法实现的。

概括

在具有许多高压系统的工业和汽车应用中，高级别隔离保护低压电路免受高压故障的影响，中断接地环路以保持信号完整性，并实现不同电压域之间的通信。 随着高压系统电源管理的集成度越来越高，需要实现的隔离和保护功能也越来越多。 不同技术的隔离器件具有更小的 IC 封装尺寸、更高的集成度、更低的 EMI 和更高效率的需求之间需要做出权衡。