光耦合器，也称为光电耦合器、光隔离器和光学隔离器，长期以来一直是寻求为其系统信号提供电隔离的设计师的选择。自1970年代以来，这些半导体器件在为工业和汽车终端设备提供安全隔离方面发挥了重要作用。然而，尽管取得了显著进展，但它们在电气特性、高压可靠性和集成能力方面的进步也显得有限，促使设计师探索替代方案。

　　诸如电容性和磁性隔离等技术已作为替代方案出现，与光耦合器相比，它们提供了更好的整体性能。德州仪器(TI)自21世纪初以来一直在投资基于二氧化硅(SiO2)的数字隔离技术，提供了具有与光耦合器相同功能但具有一些明显优势的数字隔离器产品。

　　介绍光耦仿真器：

　　德州仪器的光耦仿真器结合了传统光耦合器和TI基于SiO2的隔离技术的优势。光耦仿真器与业界最流行的光耦合器引脚对引脚兼容，便于无缝集成到现有设计中，同时提供等效的信号行为。从设计工程师的角度来看，这些产品看起来和行为就像光耦合器一样，但利用了TI的SiO2技术来实现隔离屏障。通过有效阻挡高压信号并防止接地回路，确保系统安全和稳定，您可以利用SiO2隔离的优势，包括增强的电气特性、提高的高压可靠性以及集成额外系统功能的潜力。通过创建这种类型的半导体产品，我们的目标是让您获得两全其美的效果。

　　传统光耦合器使用LED在隔离屏障上传输数字或模拟信息，而光敏晶体管在另一侧检测信号，如图1所示。众所周知，光耦合器中使用的LED在其寿命期间会有老化或退化效应。这一特性对系统设计师来说是一个重大难题，也是我们听到的首要抱怨。此外，光耦合器中使用的绝缘材料从仅空气到环氧树脂或模塑化合物不等。表1显示了使用SiO2电介质的光耦合器与光耦仿真器在隔离强度上的差异。

　　通过使用基于SiO2的隔离屏障实现信号隔离的光耦仿真器，可以避免这两个常见的光耦合器陷阱。图2显示了TI光耦仿真器的内部结构，其中在发射和接收电路上模拟了传统光耦合器的功能行为，而SiO2提供了高压隔离。

　　光耦仿真器的优势

　　通过集成先进的隔离技术，光耦仿真器可以克服与传统光耦合器相关的限制，实现卓越的性能和可靠性。让我们讨论一下光耦仿真器的一些优势：

　　低功耗

　　传统光耦合器需要预先过度设计，以帮助补偿LED不可避免的老化效应，在整个设计寿命期间需要额外的正向电流(IF)。TI光耦仿真器可以通过提供更低的IF和供电电流，节省高达80%的电力预算。

　　改进的共模瞬态抗扰度

　　虽然常见的数字光耦合器规定了大约15 kV/µs的共模瞬态抗扰度(CMTI)，但ISOM8710的最小CMTI为125 kV/µs，使其能够在具有非常高共模开关噪声或高振铃噪声的应用中使用。

　　稳定且紧密的电流转移比

　　忘记为更紧密的电流转移比(CTR)范围支付额外费用的日子。TI光耦仿真器如ISOM8110标配有多种紧密的CTR范围，这些范围在温度范围内稳定。

　　快速数据速率

　　典型的高速光耦合器支持从1 Mbps到10 Mbps的数据速率，而ISOM8710支持25 Mbps。这种支持允许更高的吞吐量，并使光耦仿真器能够在各种高速应用中使用。

　　带宽

　　ISOM8110支持高达680 kHz的高带宽，允许减小必需的磁性元件(电感和变压器)的尺寸。宽带宽可以改善二次侧调节反激转换器的瞬态响应。改进的瞬态响应允许减小输出电容器的尺寸，节省电路板空间并降低整体系统成本，特别是在高开关频率的氮化镓设计中。

　　宽温度范围

　　普通光耦合器支持从0°C到+85°C的温度范围。虽然有些光耦合器支持更宽的温度范围，但这一功能需要额外成本。TI光耦仿真器标准支持从-55°C到+125°C的温度范围，并且到2024年将有更多符合汽车标准的产品可供选择。

　　可靠的隔离

　　光耦仿真器具有改进的高压能力，使其适用于需要可靠隔离的应用。TI光耦仿真器利用SiO2作为绝缘屏障，提供500 V/µm的隔离，远强于许多光耦合器中使用的空气(1 V/µm)。

　　光耦仿真器的要点

　　光耦仿真器代表了信号隔离技术的重大进步，结合了光耦合器的熟悉性和基于SiO2的隔离的优势。这些设备使您能够满足现代系统的需求，确保增强的性能、可靠性和安全性。通过利用光耦仿真器，您可以优化您的设计并采用隔离技术的进步。

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