一、什么是隔離芯片

上圖就是某一款數(shù)字隔離器的引腳分布?！案綦x”的意思就是將兩端的電氣特性給分開，阻斷電流的路徑，只保留信號(hào)的連接。上圖中的隔離芯片是三個(gè)正向通道，一個(gè)反向通道，信號(hào)從紅色箭頭流入，從藍(lán)色箭頭流出。

說的簡(jiǎn)單一些，隔離芯片就像一個(gè)“安全門”，讓應(yīng)該過的信號(hào)流過（比如控制指令、數(shù)據(jù)等），把一些危險(xiǎn)的電流、電壓、干擾信號(hào)擋在門外，以保護(hù)電路中比較“嬌貴”的器件，比如我將前端采集的模擬信號(hào)用ADC轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，在ADC和FPGA之間加一個(gè)數(shù)字隔離器，用來保護(hù)FPGA。

二、隔離芯片的原理

其實(shí)剛開始我接觸隔離芯片的時(shí)候有些懵，因?yàn)楦綦x芯片能阻斷兩端的電氣連接，為什么信號(hào)還能從一段傳到另一端？感覺矛盾啊。下面請(qǐng)看我細(xì)細(xì)道來：

隔離芯片能阻斷電氣連接又能傳遞信號(hào)看似矛盾，但這正是隔離芯片的核心技術(shù)所在。沒有電氣連接只是因?yàn)閮啥藳]有通過直接的導(dǎo)線連接在一起，而是通過光耦、磁耦、電容耦合來實(shí)現(xiàn)的：

（1）光耦：

光耦的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

光耦由光發(fā)器件和光敏原件構(gòu)成，左邊是光發(fā)器件，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，光信號(hào)輸入到光敏元件中將光信號(hào)恢復(fù)為電信號(hào)。簡(jiǎn)單來說，光耦的作用就是電信號(hào)→光信號(hào)→電信號(hào)。

（2）磁耦：

磁耦的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

利用變壓器原理將輸入的信號(hào)脈沖轉(zhuǎn)化為局部磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的變化會(huì)引起右側(cè)線圈的電流變化。實(shí)現(xiàn)電信號(hào)→磁場(chǎng)信號(hào)→電信號(hào)

（3）電容隔離：

電容隔離的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

首先輸入信號(hào)被調(diào)制成高頻載波，通過電容器的電場(chǎng)變化將信號(hào)從一端傳到另一端，再將信號(hào)進(jìn)行解調(diào)即可恢復(fù)原始信號(hào)。

三、電路設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的點(diǎn)

（1）注意方向

隔離芯片有的通道是單向的，也有雙向的（具體要看芯片手冊(cè)）。單向的通道只允許單向傳遞信號(hào)，如果將信號(hào)的傳輸順序接反了信號(hào)是傳不過去的。

（2）注意電源引腳的設(shè)計(jì)

數(shù)字隔離器的電源引腳一般左邊有一個(gè)，右邊有一個(gè)，這兩個(gè)電壓必須也是隔離的，需要單獨(dú)配一個(gè)隔離DCDC。而且每一側(cè)的電壓值大小決定了信號(hào)的電壓值大小，這個(gè)要注意。比如上圖中左邊的引腳連接在FPGA，而FPGA的IO口為3.3V，因此左邊的電壓值也應(yīng)該是3.3V，如果改成5V，F(xiàn)PGA就會(huì)燒掉。