一、隔離器件簡(jiǎn)介

隔離器件是將輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出，以實(shí)現(xiàn)輸入、輸出兩端電氣隔離的一種安規(guī)器件，其核心作用是確保強(qiáng)電電路和弱電電路之間信號(hào)傳輸?shù)碾姎飧綦x。并且去除了兩個(gè)不同類(lèi)型電路之間的接地環(huán)路，從而阻斷共模、浪涌等干擾信號(hào)在系統(tǒng)內(nèi)的傳播，讓電子系統(tǒng)具有更高的安全性和可靠性。

工業(yè)生產(chǎn)中需要要用到各種信息采集、自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行電路，它們之間的檢測(cè)、傳輸和控制信號(hào)既有毫伏級(jí)、微安級(jí)的微弱信號(hào)，也有幾十伏、數(shù)千伏，數(shù)百安培的強(qiáng)信號(hào)，既有低頻直流信號(hào)，也有高頻脈沖信號(hào)等等。當(dāng)它們混雜構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)后，設(shè)備之間的強(qiáng)弱信號(hào)參考地之間就容易存在電勢(shì)差，從而會(huì)形成所謂的“接地環(huán)路”。

“接地環(huán)路”的存在，會(huì)造成信號(hào)處理和傳輸過(guò)程中的失真，導(dǎo)致儀表和設(shè)備之間信號(hào)傳輸產(chǎn)生互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作，因此在工控領(lǐng)域的信號(hào)處理電路，通常都需要用隔離器件來(lái)要解決“接地環(huán)路”問(wèn)題。

二、隔離器件的分類(lèi)

從隔離器件的技術(shù)路線上來(lái)看，可以分為光耦和數(shù)字隔離芯片兩種。相比傳統(tǒng)光耦器件，數(shù)字隔離芯片是更新一代、尺寸更小、速度更快、功耗更低、溫度范圍更廣的隔離器件，并且擁有更高的可靠性和更長(zhǎng)的壽命。數(shù)字隔離芯片具備傳輸速度更高、絕緣性能更好等諸多優(yōu)勢(shì)，正在快速替代傳統(tǒng)的光耦器件。

數(shù)字隔離芯片主要為磁感隔離芯片（磁耦）、電容耦合隔離芯片（容耦）和巨磁阻隔離等類(lèi)型。電磁耦合數(shù)字隔離器是由ADI 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款適合高壓環(huán)境的隔離電路。它是一種基于芯片尺寸的變壓器，采用了COMS工藝+線圈結(jié)構(gòu)，傳輸速度快，可靠性好，但專(zhuān)利壁壘高。電容耦合采用電容做信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)公司大多采用電容耦合方案。

從上表的具體性能對(duì)比看，電容耦合在隔離強(qiáng)度、速度、功耗上相比光耦有較大優(yōu)勢(shì)。而且容耦在成本和EMI（電磁干擾）上對(duì)比電磁耦合也有一定優(yōu)勢(shì)，屬于性?xún)r(jià)比較優(yōu)的選擇。

從隔離器件的功能角度看，可以分為數(shù)字隔離芯片、隔離驅(qū)動(dòng)芯片、隔離采樣芯片三大類(lèi)。

（1）數(shù)字隔離芯片：又可以分為數(shù)字隔離器、隔離通訊接口兩類(lèi)。數(shù)字隔離器主要用于將輸入信號(hào)傳遞到與輸入隔離的輸出端口。隔離通訊接口則加入了CAN、LIN、485等通訊協(xié)議的解析功能，可以將通訊鏈路上的信號(hào)轉(zhuǎn)化成MCU/SoC容易處理的格式。

（2）隔離驅(qū)動(dòng)芯片：可分為單管驅(qū)動(dòng)和半橋驅(qū)動(dòng)，主要區(qū)別是能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)的MOSFET/IGBT數(shù)量不同，通常單管驅(qū)動(dòng)為1個(gè)，半橋驅(qū)動(dòng)為2個(gè)。對(duì)于最新的第三代半導(dǎo)體電路應(yīng)用，由于其對(duì)開(kāi)關(guān)速度要求較快，普通光耦已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足高速率的要求，容耦或磁耦方案成為優(yōu)選方案。

（3）隔離采樣芯片：可以分為電壓采樣、電流采樣、隔離放大器、ADC等，電壓/電流采樣主要面向信號(hào)直采，隔離放大器則應(yīng)用于傳感器后端信號(hào)處理，ADC用于模數(shù)轉(zhuǎn)換。

三、隔離器件的應(yīng)用和市場(chǎng)

隔離器件廣泛應(yīng)用于信息通訊、電力電表、工業(yè)控制、新能源汽車(chē)等各個(gè)領(lǐng)域，主要包括：

（1）新能源汽車(chē)OBC、主驅(qū)以及充電樁中的通訊、驅(qū)動(dòng)、信號(hào)采樣；

（2）光伏發(fā)電系統(tǒng)中的通訊、驅(qū)動(dòng)、信號(hào)采樣；

（3）服務(wù)器電源、基站電源中多機(jī)通訊互連、板級(jí)通訊、信號(hào)采樣等；

（4）工業(yè)變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)中的通訊、驅(qū)動(dòng)、信號(hào)采樣。

數(shù)字隔離類(lèi)芯片在工業(yè)領(lǐng)域上使用最多，其次是汽車(chē)電子行業(yè)和通信領(lǐng)域。目前，在汽車(chē)、新能源發(fā)電、工業(yè)等成本相對(duì)不敏感、同時(shí)對(duì)性能有較高要求的高端領(lǐng)域，電容耦合芯片已替代掉光耦的大部分份額，光耦芯片主要應(yīng)用于消費(fèi)電子等低端場(chǎng)景。

在市場(chǎng)規(guī)模上，根據(jù) Markets and Markets 的數(shù)據(jù)， 2022年全球數(shù)字隔離芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)約18億美元，預(yù)計(jì)到2027年將增長(zhǎng)至27億美元，2022-2027年的CAGR為8.45%。

四、芯智云城隔離器件產(chǎn)品線

1-上海川土微電子有限公司

上海川土微電子有限公司是專(zhuān)注高端模擬芯片研發(fā)設(shè)計(jì)與銷(xiāo)售的高科技公司，產(chǎn)品涵蓋隔離、接口、驅(qū)動(dòng)與電源等系列，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電源能源、通訊與計(jì)算、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。

2-榮湃半導(dǎo)體(上海)有限公司

榮湃半導(dǎo)體(上海)有限公司成立于2017年，專(zhuān)注于高性能、高品質(zhì)模擬芯片的設(shè)計(jì)與研發(fā)，致力于成為全球技術(shù)領(lǐng)先的高性能模擬集成電路產(chǎn)品供應(yīng)商。公司產(chǎn)品包括數(shù)字隔離器、驅(qū)動(dòng)（MOSFET IGBT driver）、接口（CAN、RS485）、采樣（放大器、ADC）、光耦兼容隔離器等系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、工業(yè)控制、數(shù)字電源、智能電器等領(lǐng)域，產(chǎn)品性能和品質(zhì)對(duì)標(biāo)世界一流模擬集成電路廠商同類(lèi)產(chǎn)品，部分關(guān)鍵性能指標(biāo)有所超越。憑借獨(dú)創(chuàng)的電容智能分壓技術(shù)（iDivider技術(shù)），斬獲多項(xiàng)隔離領(lǐng)域發(fā)明專(zhuān)利，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)隔離芯片的突破。