德州仪器一直以来都致力于在高电压环境下提供专业的器件组合，来帮助设计人员在高电压应用中实现卓越的可靠性。从功率转化到传感、隔离、实时控制，德州仪器的模拟和嵌入式设计可以为客户提供整体解决方案，简化高电压的设计，确保在最恶劣的工作条件下也能实现出色的效率、准确性、隔离性能和控制性能。
工业时代高压隔离所面临的挑战
自 20 世纪 70 年代以来，光耦合器（也被称为光电耦合器、光隔离器或光隔离器）一直是为系统信号寻求电流隔离的设计人员的首选。虽然有所进步，但 LED 隔离技术的电气特性、高电压可靠性和集成能力促使设计人员探索替代方案。
传统光耦会遇到几个问题，一是 LED 的发光会受使用寿命的影响，发生老化效应；二是由于生产过程中工艺的限制，它的一致性无法被保证；三是虽然传统光耦通过了IEC60747-5-5的认证，但并没有做寿命测试。
转变前：传统光耦合器使用 LED 跨隔离栅传输数字或模拟信号，光电晶体管检测另一侧的信号。 光耦合器中使用的 LED 在其使用寿命内会出现老化或退化效应，这已成为系统设计人员面临的挑战。此外，光耦合器中使用的绝缘材料范围包括空气、环氧树脂和模制化合物。
转变后：通过使用 TI 基于 SiO2 隔离栅的光耦仿真器来实现信号隔离，可以避免上述常见的光耦合器挑战。 右图显示了 TI 光耦仿真器的内部结构，其中传统光耦合器的功能行为在发送和接收电路上进行仿真模拟，并且 SiO2 提供高压隔离。
使用德州仪器最新的隔离产品组合升级光耦合器
更低的功耗。传统光耦合器需要进行超裕度设计，以补偿 LED 不可避免的老化效应。因此，在整个设计生命周期内，需要额外的正向电流 (IF)。 TI 光耦仿真器可提供低得多的 IF 和电源电流，从而降低高达 80% 的功耗。
改进的共模瞬态抗扰度 (CMTI)。虽然常见的数字光耦合器指定的 CMTI 约为 15 kV/μs，但 ISOM8710 的最小 CMTI 为 125 kV/μs，使其能够用于具有非常高共模开关噪声或高振铃噪声的应用。
稳定且严格的电流传输比 (CTR)。ISOM8110 等 TI 光耦仿真器标配各种严格的 CTR 范围，这些范围在整个温度范围内都很稳定。
数据速率快。典型的高速光耦合器支持 1 Mbps 至 10 Mbps 的数据速率，而 ISOM8710 支持 25 Mbps，可实现更高的吞吐量，并能够在各种高速应用中使用光耦仿真器。
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。宽带宽能够改善次级侧稳压反激转换器的瞬态响应。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总体系统成本，特别是在高开关频率氮化镓设计中。
温度范围宽。一般光耦合器支持的温度范围为 0°C 至 +85°C。 虽然某些光耦合器支持更宽的温度范围，但该功能需要额外的成本。TI 光耦仿真器支持 –55°C 至 +125°C 的标准温度范围，并且将于 2024 年推出更多符合汽车标准的器件。
在整个生命周期内达到新的系统性能水平
TI 的光耦仿真器是基于二氧化硅的隔离技术，它没有发光器件，所以不会发生老化问题。在一致性方面，它的工艺和芯片生产相同，一致性可以得到保证。最后，这款产品通过了IEC60747-17的认证，也包含了寿命测试，拥有超过40年的使用寿命。
在隔离电源的隔离反馈路径上，德州仪器以前使用了很多基于二氧化硅的数字隔离器，这次的产品是基于二氧化硅的模拟隔离器，可以替代模拟光耦。在反馈路径上，德州仪器的光耦仿真器从右向左传递成比例的模拟信号，实现电流对电流的隔离，可以直接替换隔离电源中的光耦。
并且有以下几个方面的好处：它的 CTR 基本不会随温度变化，在全温度范围内的隔离增益可以保持一致的调节。第二，传统光耦会有老化的问题，所以需要过设计，而德州仪器的器件一致性比较高，可以让设计的余量更加紧凑。第三，这款产品的带宽比传统光耦宽，可以改善负载的瞬态响应，降低输出电容的成本，从而降低整体系统的成本。最后，德州仪器是基于二氧化硅的模拟隔离技术，它的寿命会比传统光耦长，保证了电源长期的可靠性。
德州仪器近三十年来一直致力于提供高可靠性、经济实惠的隔离技术，帮助设计人员解决在高电压应用领域中的各种设计挑战。同时也在不断创新，利用二氧化硅技术实现隔离的传感技术，隔离的栅极门驱动技术，也包括今天发布的光耦仿真器。始终与设计者共同克服解决可靠性、安全、寿命等设计中遇到的挑战。
