隔離器的耦合方式

隔離電路是將輸入和輸出兩端在物理層隔開，兩端之間沒有直接連接的線路，或者說是絕緣的，一般採用耦合的方式實現信號傳輸[2]。輸入側和輸出側之間只存在一個較小的分布電容。隔離電路可以提高測量時的共模抑制比，減少干擾，改善信號質量，也可以絕緣危險電壓，保護設備和人身安全。從傳輸特性看，隔離電路可分為數字隔離電路和模擬隔離電路。從耦合方式看，隔離電路可以分為光電耦合、電容耦合和電感耦合[2]。

光電耦合器（Optical Coupler，OC）是由發光二極體（LED）與光敏器件組合而成的集成器件，簡稱光耦。當外部輸入電信號施加到LED上後，二極體發光，光敏器件接收到該光信號之後，將光信號轉化為電信號，電信號經信號處理之後以數字信號或者模擬信號的形式輸出。這種電信號的「電-光-電」的轉換和傳輸實現了光耦核心功能---電信號間的隔離[1]。

用磁場傳遞信號的典型元件是變壓器。對交流信號的隔離，可以直接使用變壓器。但變壓器不能傳遞直流信號，對頻率很低的信號，激磁電感變得很小，傳遞效果也不好。要用變壓器傳遞直流和低頻信號，須在輸入端將輸入信號調製成一個交流信號，用變壓器傳遞此信號，在輸出端解調，得到一個與輸入信號相關的輸出信號[2]。這就是電感耦合的機理，其本質是通過磁場耦合傳遞信號，實現隔離，業界常稱此技術為磁隔離，電感隔離，其本質就是磁場耦合。

電容耦合技術就是在中間介質上採用一個不斷變化的電場來傳輸信息。電容器極板之間的介質空間是一個極高耐壓的電介質隔離器，形成數據非接觸傳輸的隔離層[3]。該極板尺寸、極板之間的間隔和電介質材料等決定著電氣性能。在電容極板之間存在電場，電容上電壓變化引起電場變化，在微觀上表現為電容電荷的變化，這樣就可以將交流信號傳遞到下一級。這就是電容耦合的機理，其本質是通過變化的電場來傳遞信號，通過電介質隔離層實現隔離。業界常稱此技術為電容隔離，容隔，其本質就是電場耦合。電容耦合技術屬於近距離信號傳輸，由於電場是封閉的，所以對周邊環境輻射和干擾極小。使用電容隔離層在尺寸大小和能量傳輸方面的高效率，使得低功耗和低成本集成隔離電路成為可能。另外，電容對磁場的抗擾度可以使其在飽和或高密度磁場環境下運行。

榮湃的1系列的數字隔離器就是採用電容耦合技術。該系列數字隔離器集成的片上電容可實現更快速的數據傳輸和更高的信號完整性，其抗磁干擾能力比電感耦合技術好很多，且功耗較高性能光電耦合技術降低了很多。榮湃的數字隔離器具有極高的性價比，非常適用於RS485/422通信，CAN匯流排，SPI匯流排，現場匯流排等有干擾的工業網路中應用。

參考文獻：

程開富.光電耦合器的發展及應用[J].國外電子元器件, 2002年第1期, 64-66

王彤.應用於電感耦合型隔離通訊的晶元設計.湖南大學學報，2018年第2期，103-109

史軍剛.非接觸電容耦合式信號傳輸方法.西安電子科技大學學報，2015年第4期，14-19

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