光电耦合器引脚兼容，便于无缝集成到现有设计中，同时提供等效信号行为。从设计工程师的角度来看，这些产品的外观和行为与光电耦合器一样，但利用 TI 的 SiO2 技术实现隔离屏障。隔离屏障可有效阻断高压信号并防止接地环路，从而确保系统安全性和稳定性，您可以利用 SiO2 隔离的优势，包括增强的电气特性、更高的高压可靠性以及集成其他系统功能的潜力。通过创建这种类型的半导体产品，我们的目标是为您提供两全其美的解决方案。
传统光耦合器使用 LED 跨隔离栅传输数字或模拟信息，光电晶体管在隔离栅另一侧检测信号，如图 1 所示。众所周知，光耦合器中使用的 LED 在其使用寿命内会产生老化或退化效应。这一特性让系统设计师非常头疼，也是我们听到的头号投诉。此外，光耦合器中使用的绝缘材料范围从空气到环氧树脂或模塑化合物。表 1 显示了光耦合器与使用 SiO2 电介质的光模拟器的隔离强度差异。
图 1.典型的光耦合器结构。图片由Bodo's Power Systems
绝缘体材料技术介电强度
空气光耦合器~1 V均方根/微米
环氧树脂光耦合器~20 V均方根/微米
二氧化硅填充模塑料光耦合器~100 V均方根/微米二氧化硅?光电模拟器~500 V均方根/微米
光电模拟器使用基于 SiO2 的隔离屏障来实现信号隔离，可以避免这两种常见的光耦合器缺陷。图 2 显示了 TI 光电模拟器的内部结构，其中在发送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。
图 2. TI 数字隔离器的构造。图片由Bodo's Power Systems
光电模拟器的优点 通过集成先进的隔离技术，光仿真器可以克服传统光耦合器的限制，实现卓越的性能和可靠性。让我们讨论一下光仿真器的一些优点：
降低功耗 传统光耦合器需要预先进行过度设计，以帮助补偿 LED 不可避免的老化效应，从而在整个设计生命周期内都需要额外的正向电流 (IF)。TI 光仿真器可通过提供低得多的 IF 和电源电流，节省高达 80% 的功率预算。
提高共模瞬变抗扰度 虽然常见的数字光耦合器规定共模瞬态抗扰度 (CMTI) 约为 15 kV/?s，但 ISOM8710 的 CMTI 为 125 kV/s，使其能够用于具有非常高的共模开关噪声或高振铃噪声的应用。
稳定且紧密的电流传输比 忘记那些需要额外付费才能获得更严格的电流传输比 (CTR) 范围的日子吧。TI 光电仿真器（例如 ISOM8110）标配各种严格的 CTR 范围，并且在整个温度范围内都保持稳定。
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。此支持可实现更高的吞吐量，并允许在各种高速应用中使用光仿真器。
带宽 ISOM8110 支持 680 kHz 的高带宽，从而可以减小强制磁性元件（电感器和变压器）的尺寸。宽带宽可以改善次级侧调节反激式转换器的瞬态响应。改进的瞬态响应可以减小输出电容器的尺寸，释放电路板空间并降低整体系统成本，尤其是在高开关频率氮化镓设计中。
宽温度范围 普通光耦合器支持的温度范围为 0°C 至 +85°C。虽然有些光耦合器支持更宽的温度范围，但该功能需要额外付费。TI 光仿真器支持的温度范围高达 –55°C 至 +125°C，这是标准产品，2024 年将有更多符合汽车标准的设备上市。
可靠隔离 光电仿真器提高了高压能力，使其适用于需要可靠隔离的应用。TI 光电仿真器利用 SiO2 作为绝缘屏障，提供 500 V/m 的隔离，比许多光耦合器中使用的空气 (1 V/m) 强得多。
光电模拟器的要点
光仿真器代表了信号隔离技术的重大进步，将光耦合器的熟悉度与基于 SiO2 的隔离的优势相结合。这些设备使您能够满足现代系统的需求，确保增强性能、可靠性和安全性。通过利用光仿真器，您可以优化设计并采用隔离技术的进步。
