TI 運用二氧化矽材料推出壽命較長並可直接取代傳統光耦的訊號隔離產品組合

德州儀器為提升訊號完整性、降低功率消耗及延長高電壓工業和汽車應用推出全新半導體訊號隔離光電模擬器產品組合，可直接取代業界最常見的光耦合器。



在各種電子產品當中，有許多地方需要做隔離，例如電源電路的高、低壓或是一次、二次側，或是類比與數位電路，以有效阻隔高電壓訊號及防止接地迴路，以確保系統安全與穩定性。長久以來，設計人員都會選用光電耦合器(光耦) 或稱光隔離器以隔離電氣。光隅大約自 1970年代起就應用於工業與車用設備的安全隔離，不過隨著各項技術的進展，傳統的光耦因物理特性等限制，已經需要更好的替代方案才能滿足新世代應用的需求。


德州儀器推出以二氧化矽隔離技術的光電模擬器 ISOM871x

德州儀器 (TI) 宣布推出全新半導體訊號隔離光電模擬器 ISOM871x 產品組合，便是專為提升訊號完整性、降低功率消耗及延長高電壓工業和汽車應用的使用壽命而設計。TI 首創的光電模擬設計能與業界最常見的光耦合器針腳對針腳相容，可無縫整合現有設計，同時發揮二氧化矽 (SiO2) 型隔離技術的獨特優勢。

過去工程師大多採用整合 LED 的光電耦合器來隔離訊號，即利用 LED 以跨越隔離層傳輸數位或類比資訊，再由另一側的光電晶體偵測訊號。然而光耦合器中的 LED 會隨著使用時間而出現老化、劣化，另外用於光耦合器中的絕緣材質，也有空氣、環氧樹脂或模封材料等不同特性，因此在設計時可能就要針對老化效應等做補償設計。


二氧化矽有較高的電介質，也沒有 LED 老化的問題

德州儀器從 2000 年代初期起便即投資發展以二氧化矽 (SiO2)為基礎的數位隔離技術，推出數位隔離器產品，不僅具有與光耦同樣的功能，更有多項優勢以應用在各種產業上，不過產品設計仍無法直接取代傳統光耦產品。

現在德州儀器將本身具有優勢的二氧化矽隔離技術，再整合光電模擬技術，推出新款的半導體訊號隔離光電模擬器產品，擁有與傳統光耦相同的封裝與接腳定義，即可直接取代這些傳統的光耦產品。

光電模擬器擁有包括降低功耗、更強的抗干擾等多項優勢，由於傳統光耦合器需要預先採用複雜設計，通常以額外的正向電流來補償 LED 老化效應，但在 TI 新的產品上就能大幅降低正向電流與供電，節省更多的功率。


德州儀器光電模擬器具有多項優勢

一般常見的數位光耦合器其共模瞬態抗擾度(CMTI)約 15 kV/μs ，而 ISOM8710 的 CMTI 最低為 125 kV/μs，即抗干擾能力更佳，因此可用於具備極高共模切換雜訊或高振鈴雜訊的應用。另外 ISOM871x 產品也擁有穩定且範圍小的電流傳輸比 (CTR)，並有多種範圍可以選擇，以在溫度範圍內維持穩定。

新產品的工作溫度範圍也較廣，一般光耦合器的工作溫度範圍為攝氏 0 ～ +85°，當然也有更廣的產品，但成本就比較高。而 TI 光電模擬器產品標準就可支援攝氏 –55°～ +125°C，而且 2024 年將會提供更多符合汽車認證的產品。

典型高速光耦合器資料傳輸速率為 1Mbps 至 10 Mbps，而 ISOM8710 擁有較快速的資料傳輸速率達 25Mbps，以應用於較高速的電路。支援頻寬也較高，可達 680kHz，如此可縮減強制性磁性元件 (電感器和變壓器) 的尺寸。高頻寬能擁有較佳的二次側穩壓馳返轉換器的暫態響應，有助於縮減輸出電容器的尺寸，即占用較少電路板空間，並減少整體系統成本，更適合用於高切換頻率的氮化鎵設計。


德州儀器光電模擬器提供較長的壽命可用於電源供應器等設計上

TI 光電模擬器運用二氧化矽隔離層，其電介質為 500 Vrms/μm ，隔離能力比許多光耦合器採用的空氣 (1 Vrms/μm)更佳，即具有更佳的高電壓能力，且使用壽命也較長，估預可超過四十年，特別適用於需要可靠隔離的應用。

德州儀器新推出的光電模擬器產品提供多種封裝選擇，並可選擇開發評估模組，車用版預計於 2024年推出。