数字隔离器的演进推动了光耦合器的替换进程

    自20世纪50年代末以来，光耦合器已经以各种形式存在，并在许多不同的应用中得到了应用。由于光耦合器面临着无数的技术问题，因此用户被迫通过添加外部组件来解决光耦合器的各种故障问题。但是，许多最终应用程序要求性能和可靠性超过光耦合器的功能。例如，光耦合器通常将设备寿命限制在10年左右，这给工业系统带来了许多应用方案，例如太阳能电源逆变器，开关电源（SMPS），工业驱动器，可编程逻辑控制器（PLC）和高压医疗设备，现在需要更坚固的光隔离设备，并且需要更高的性能，更高可靠性和集成度，这是光耦合器在之后的时间里需要做到的基本目标。

    先进的光隔离器件已经投放市场10多年了，产品的封装和引脚配置通常需要对设计师的电路进行重大更改，电路板（PCB）布局，增加了设计风险和系统维护成本。开发人员早就认识到，光耦合器是基于高精尖技术，具有成本效益高且易于使用的光耦替代方案。这些先进的封装和引脚兼容的嵌入式光耦合器替代产品可通过以下方式显着提高产品性能和可靠稳定性。

    例如，先进光半导体数字隔离器直接替代了6针和8针光电耦合器，并且适用于光耦合器改造和新系统设计。他们直接连接到现有外部光耦合器输入电路，包括对光耦合器输入LED反向偏置的电路。这些器件使用基于CMOS的隔离架构，其可靠性比光耦合器高十倍，使制造商能够支持更长的最终产品保修并减少与之相关的成本进行维修或更换。此外，器件的工作参数在电压和温度，简化了系统设计，因为工程师不再需要考虑光耦合器的老化效果。

    上图显示了国产光耦合器产品的双芯片架构，其中的二极管仿真器是高频发射器和电流隔离器在输入侧芯片上，电流隔离器，接收器和输出开关在输出侧芯片上。设备的工作原理很简单：二极管仿真器模拟光耦合器LED的行为，以实现对现有外部光耦合器输入侧的改造电路。当阳极电流等于或高于其逻辑高电平时，二极管仿真器将激活发射器阈值，使发送器将高频载波传播到输出侧接收器。当检测到足够的带内能量时，接收器将输出引脚驱动为低电平。相反，阳极低于其逻辑高阈值的电流会禁用发送器，导致接收器禁用输出驱动器被上拉电阻拉高。最新一代的CMOS隔离器支持高达5kV的隔离等级，符合IEC标准60747-5-2包括符合IEC60065的10kV电涌保护。这些下一代隔离器还满足最高工作电压为1200的IEC60950-1、61010-1、60601-1（加强绝缘）的要求V.像Si87xx系列这样的数字隔离器的强度和可靠性使它们可以广泛地用于一系列最终应用，同时连续承受最恶劣的电气环境使用寿命超过60年，温度范围为-40ºC至+125ºC。

    隔离器输入电流阈值确定打开隔离器或打开隔离器所需的输入电流量关闭（图2）。这些阈值的准确性和稳定性很重要，但是数字光耦合器具有产生逻辑错误的模棱两可或与温度相关的阈值，迫使设计人员增加定时余量，这会降低系统吞吐量。输入阈值要求也随最终情况而变化应用。例如，低功耗应用要求的输入电流阈值比应用低在需要高共模瞬变抗扰度（CMTI）的嘈杂环境中。光隔离器提供不同的输入电流阈值选项：A级设备具有保证的开启阈值为1.2mA，而B级设备具有保证的开启阈值为2.3mA。这些输入电流阈值在单位之间以及在电压，电流和温度范围内保持稳定。