混合动力和电动汽车中的数字隔离技术(2)

图3：TI的ISO72xx系列裸片照片，右侧的接收器芯片上采用了二氧化硅隔离。

两个信道同时允许直流和交流通讯，此外，它还具有故障防范功能。

基本AC信道使用输入信号，并在过滤后透过由隔离电容组成的差分对传输该信号。然后，接收芯片上的施密特触发器的输入端对其进行检测，最后经输出缓冲器输出该接收到的信号。它可实现非常高速的传输、轻微脉宽失真和短传输延迟，但不能发送DC信号。

可用DC通道透过隔离势垒传送DC(或速度非常低的)信号。芯片上振荡器将信号编码为PWM信号，借助与AC信道类似的差分信号越过隔离势垒进行传送。在接收芯片端，对信号进行译码并送至输出缓冲器。

但是，DC信道也用于故障防范功能。例如，如果发送端的电源电压不够高，则振荡器将停止工作，这就意味着接收端将检测不到数据信号，从而发出故障指示并输出高电平。在正常工作(即有足够的数据传输密度)时，输出多任务器将忽略DC通道;但当AC通道在约4us的时间内没有数据传输时，DC信道将得到优先权。一旦AC信号有一个跳变，多任务器将立即又切换回该通道。

有多种隔离组件可用以满足不同配置(单到四)要求。它们都能在高达150Mbps的数据速率下，提供560V的连续绝缘(4kV峰值瞬态)。另外，这些组件都满足汽车级应用要求。

可靠性考虑及外部电磁场免疫力

严酷的汽车和交通运输环境，加上车辆的长使用寿命等特点，要求组件具有特殊特性。平均无故障时间(MTTF)是确定半导体电路可靠性的一种标准方法。对隔离组件来说，它同时适用于集成电路和隔离原理这两方面。应使用90%的可信任水平和125℃的环境温度进行评测，典型电容和电感组件的平均无故障时间超过2,000年，而FIT(109小时内的故障数)在60以内。而典型光学组件的平均无故障时间只有30年，FIT将近4,000。

就对磁场的免疫力来说，图4比较了感性与容性组件。感性组件和容性组件(ISO721)都具有远超IEC61000标准的高磁场免疫力。但，容性组件ISO721更胜一筹，这对恶劣的汽车环境应用特别重要。