图1：系统两部分之间的DC返回电流会产生多余的接地回路（左），而电气隔离会通过断开接地连接，来防止多余的接地回路（右）。
常日而言，隔离器大致可分为两类：光隔离器和数字隔离器。
光隔离器，常日被称为光耦，是一种仿照隔离产品，它利用光通过隔离樊篱来传输旗子暗记。光隔离器因其问世早、价格具有竞争力，数十年来在业内被广为利用。然而，LED的开关速率将可实现数据速率限定在了每秒几兆位。此外，光隔离器还须要利用额外的板载电路元件，来供应适当的偏置并驱动集成式LED。这要占用额外的PCB面积，并增加了运用的物料本钱（BOM）。只管现在的技能可以将外部偏置和驱动电路集成在一个封装中，来最大限度地缩小PCB的尺寸、实现更高的速率，但这会大幅增加办理方案的本钱。
另一方面，数字隔离器利用电容或电磁隔离技能，来传输旗子暗记。这些技能大幅缩小了隔离元件的尺寸，同时实现了较长的利用寿命[3]。由于与光隔离器比较，数字隔离用具有如下上风，因此，近期已成为诸多运用的首选：
› 优化系统BOM物料本钱，缩小PCB面积
› 准确的时序特性，更低的功耗
› 增强的共模瞬态抗扰度（CMTI）
› 可靠的绝缘寿命，得到了元件级标准IEC 60747-17的认证
› 集成更多功能，例如：输入滤波器、收发器（例如：CAN, RS-485）、输出使能选项
表1总结了光隔离器和数字隔离器之间的紧张差异。
英飞凌第一代ISOFACE™数字隔离器2DIBx4xxF
为了知足工业运用日益增长的隔离需求，英飞凌发布了其第一代双通道数字隔离器，兼具高坚固性、精确的延时性能与低功耗。
这款新产品采取了英飞凌的无芯变压器（CT）技能专利。这项创新技能利用半导系统编制造工艺，集成了一个片上变压器，该变压器包含金属线圈，由二氧化硅绝缘樊篱进行隔离（如图2所示）。这种方法可以通过耦合变压器传输旗子暗记。
此外，该产品还集成了抖动滤波器、通信调制、看门狗和欠压锁定（UVLO）等功能，哪怕在存在严重的高压和喧华的工业环境中，也能确保稳健、安全的数据传输。
图2：英飞凌ISOFACE™数字隔离器2DIBx4xxF利用的无芯变压器的截面图
不同产品型号具有不同的通道配置、失落效安全默认输出状态，以及可变或固定的输入阈值，详见表2。
该双通道数字隔离器系列通过了器件级UL-1577和IEC 60747-17（VDE 0884-17）标准认证，并且还具有系统认证，例如：针对电信和做事器运用的IEC 62368-1。其爬电间隔和空间间隔为4mm，非常适用于须要基本隔离的运用，例如：低压DC-DC块、高边浮动驱动器，以及隔离式UART/CAN通信。
表3总结了英飞凌ISOFACE™双通道数字隔离器的特点以及为客户带来的上风：
ISOFACE™双通道数字隔离器的运用示例
隔离式低压DC-DC块
低压DC-DC电源模块广泛运用于电信和做事器 开关模式电源（SMPS） ，旨在实现稳定的12-VDC输出[4]。为了知足对更高功率密度、更强安全性，以及通信能力的日益增长的需求，800W以上的隔离式DC-DC模块紧张采取全桥到全桥（FB-FB）拓扑构造，由位于主电源变压器次级侧的数字掌握器掌握。为确保输入到输出的安全隔离，常日利用具有基本绝缘功能的数字隔离器，来传输PWM栅极掌握旗子暗记。
以图3为例，图中显示了英飞凌的隔离式1kW DC-DC模块办理方案，它利用次级侧XDP™ XDPP1100数字功率掌握器，来掌握低级侧全桥拓扑构造。PWM旗子暗记通过ISOFACE™双通道数字隔离器2DIB0410F进行传输。
电源转换器的两侧均利用电平转换EiceDRIVER™ 2EDL802x栅极驱动器IC。数字隔离器的两个通道传输互补的PWM旗子暗记，用于对全桥对角线上不同桥臂的两个OptiMOS™功率MOSFET进行掌握。不仅如此，ISOFACE™ 2DIB0410F还供应一个固定的TTL输入阈值，不受SMPS 运用VDD电源线上的噪声影响。默认的低输出状态可确保当数字隔离器的输入侧供电低于欠压锁定电压（UVLO）时，安全关断所有MOSFET。
图3：利用ISOFACE™ 2DIB0410F的隔离式低压DC-DC模块
隔离CAN和UART通信
掌握器局域网（CAN）和通用异步收发器（UART）通信被广泛运用于工业和汽车运用。其共同上风在于，物理层只需一对连接线（两条通信线）即可进行数据通信。
当须要确保隔离CAN或UART接口的安全性或防止噪声滋扰时，ISOFACE™双通道数字隔离器2DIB1401F便脱颖而出，成为电气隔离的空想选择。
这款可靠的隔离器可供应高共模瞬态抗扰度（CMTI）和极低的脉宽失落真（PWD），而这些都是实现可靠通信所需的关键特性。此外，隔离器默认的高输出状态，即便在发生故障时，也可确保通信线路（在空闲状态常日处于逻辑高电平）畅通无阻，从而防止输入侧涌现潜在的电源丢失。
图4显示了隔离式CAN接口的一个示例（与英飞凌的CAN收发器TLE9251一起利用）。ISOFACE™ 2DIB1401F位于掌握器和收发器之间，用于供应电气隔离。
图4：利用ISOFACE™ 2DIB1411F的隔离式掌握器局域网（CAN）通信
GaN IPS半桥的功能隔离
最近，650 V 氮化镓（GaN）HEMT在SMPS设计中的主要性进步神速，这要得益于它可以以更高的开关频率事情，同时显著降落能耗。此外，将氮化镓开关与集成栅极驱动器整合到一个封装中的GaN集成功率级（IPS） ，在打造具有更高功率密度、更少元器件以及最小寄生效应的设计方面，正在成为越来越受欢迎的选项。
为确保高边GaN IPS正常运行，由于栅极驱动器参考开关中点，必须利用数字隔离器来为栅极驱动器实行电平转换功能。由于GaN HEMT能够产生高达100 V/ns的快速dv/dt切换，因此，可能会产生高共模瞬变，因此须要利用一个可靠的办理方案。ISOFACE™数字隔离器就适用于这种情形，它可以供应最小100 V/ns的CMTI，并确保PWM旗子暗记的可靠传输。
图5展示了利用ISOFACE™双通道数字隔离器2DIB1410F用于高边浮动驱动的示例。它利用了一个正向数据通道，来传输栅极旗子暗记，同时利用反向通道将故障反馈旗子暗记传送至掌握器。
为低边GaN IPS选择另一个ISOFACE™ 2DIB1410F同样可取。为了平衡高边和低边旗子暗记路径之间的传播延迟，以及为GaN IPS（功率地）和掌握器（数字地）的不同接地供应隔离，我们强烈推举这一办法。
图5：ISOFACE™ 2DIB1410F供应的GaN IPS半桥功能隔离
结论
总而言之，英飞凌前辈的ISOFACE™数字隔离器集低电流花费、改进的共模瞬态抗扰度和高传播延迟精度为一体，是高压数字掌握运用的坚固而又可靠的选择。当与英飞凌的XDP™数字掌握器、EiceDRIVER™栅极驱动器IC以及功率开关（例如：OptiMOS™、CoolMOS™、CoolSiC™和CoolGaN™）产品组合联用时，便可打造一个完全的系统办理方案，知足当代电力电子运用日益增长的隔离需求。
利用这些前沿技能，英飞凌的客户将能从较高的电源安全性、更好的系统性能以及更高的可靠性中获益，并知足高压数字掌握运用日益增长的隔离需求。
