什么是隔离芯片？一文看懂隔离芯片的分类和产品矩阵

一、隔离芯片简介

隔离芯片是保障电路安全的模拟芯片。隔离芯片属于模拟芯片，是信号链领域的细分产品门类，在电气隔离状态下实现信号的耦合传输。如下图所示，数据信号可以在AB两个区域之间进行传输，同时避免电流在AB两个区域之间流通，确保没有实际的电气连接。在工业、通信、新能源等复杂应用场景下，一个综合的电子系统有众多不同电压等级的子系统，各子系统数据传输时会产生串扰，且高电压也会导致电路安全问题，因此需要通过隔离芯片来实现电气隔离并保证信号传输的准确、稳定、可靠。具体来说，隔离芯片在电子系统里可实现三类功能：

1）安全防护：提升高压电路的安全性，保护电子控制设备和操作人员安全；

2）信息传输：在具有相对较高的电位差的子电路系统之间进行有效通信，即保障强电电路和弱电电路之间信号传输的安全性；

3）抗干扰：去除两个电路之间的接地环路，阻断共模、浪涌等干扰信号的传播，防止电气噪声破坏敏感信号，从提升电磁兼容性。

图1：隔离芯片所处电路位置

图 2：隔离芯片可以通过消除接地环路来降低噪声/EMI（抗干扰性）

图3：隔离芯片在高压电路下可提供安全防护

二、隔离技术简介

隔离技术是一种用于电子系统中的技术，它能够防止系统的两个部分之间的直流干扰，或者防止干扰性交流电流，同时允许信号在这两部分系统之间正常传输。隔离技术在保护操作人员安全、防止高压系统中昂贵的处理器损坏、切断通信网络中的接地回路以及与高端设备通信等方面非常重要。常见的隔离技术包括光耦隔离、磁耦隔离（如变压器隔离）和容耦隔离。

图4：三种隔离技术路线图示

川土微电子的数字隔离器产品采用的是电容隔离技术，特别是全差分隔离电容技术。这种技术使用二氧化硅（SiO2）作为信号绝缘和数字隔离器中使用的电介质，通常使用两个串联的二氧化硅电容器实现高压隔离。与光耦和磁隔离器相比，SiO2提供的介电强度最高，不会因暴露于环境湿度而退化，并且可以有大于100年的隔离寿命。此外，川土微电子的数字隔离器还采用开关键控(OOK)调制解调技术，以保证稳定的数据传输质量。

三、隔离芯片市场

隔离芯片在电路安全方面具备重要作用，广泛应用于汽车电动化、新能源发电、信息通讯、电力自动化、工业自动化、仪器仪表和航天航空等领域。

电动车领域

车载充电器(OBC)、电池管理系统(BMS)、DC/DC转换器、电机控制驱动逆变器、CAN/LIN总线通讯等汽电子系统均需使用隔离芯片。与汽油车相比，新能源汽车的电气化程度更高。出于安规和设备保护的需求，数字隔离类芯片更多地应用于新能源汽车高瓦数功率电子设备中，成为新型电子传动系统和电池系统的关键组件。因此，新能源汽车新增了多种数字隔离类芯片产品的需求。

工业领域

为了保障生产人员的人身安全，必须对高低压之间的信号传输进行隔离以保护操作人员免受电击，该类隔离需求涉及人机交互的各个节点。具体来说，工业自动化系统有多个PLC/DCS节点，每个 PLC/DCS 节点控制一至多个变送器、机械手、变频器、伺服等设备，出于安规需要，上述设备对数字隔离类芯片均有需求。

光伏领域

光伏新增装机量持续提升。随着“碳中和”，“碳达峰”目标的推进，光伏发电作为环保发电方式之一，发展前景广阔。

光伏逆变器中隔离芯片等需求量大。出于安全和可行性考虑，并网PV转换器把获得的直流与交流网相隔离。隔离的作用通常是满足安全法规的要求。电网电压和注入电网的电流必须精确监控。

电网

隔离与接口芯片产品主要用于智能电网中的用电终端、配电终端、继电保护终端等各类型设备中，来实现对电网状态、计量情况等数据的监测和上报。目前隔离芯片在电网中主要应用于断路器，充电桩和智能电表等场景；智能电表主要用数字隔离器，充电桩主要用隔离驱动，数字隔离器和运放，断路器主要用数字隔离器；随着电网智能化进程的推进，应用隔离与接口芯片的终端设备数量的需求量不断增长。

四、川土微隔离器件产品线

上海川土微电子有限公司是一家成立于2016年的专注于高端模拟芯片研发设计与销售的高科技公司，产品涵盖隔离与接口、驱动与电源、高性能模拟三大产品线以及μMiC战略产品（ micro-Module in Chip）。目前产品已广泛应用于工业控制、电源能源、通讯与计算、汽车电子等领域。

图5：川土微电子的产品系列

图6：川土微电子的隔离芯片产品系列

图7：川土微电子产品应用场景

想了解更多隔离芯片资讯，请访问芯智雲城~

纳芯微取得隔离电源芯片及其实现方法专利，提高了芯片的集成度

金融界2024年5月3日消息，据国家知识产权局公告，苏州纳芯微电子股份有限公司取得一项名为“一种隔离电源芯片及其实现方法“，授权公告号CN107437895B，申请日期为2017年8月。

专利摘要显示，本发明公开了一种隔离电源芯片及其实现方法，包括：发射芯片和接收芯片，且发射芯片和接收芯片之间通过耐高压的电容C1、C2实现电源的传输和直流共模电平的隔离；所述发射芯片包括第一振荡器、耐高压的电容C1、C2；所述接收芯片包括由MOS管M1～M4组成的整流电路、耐高压的电容C5；所述第一振荡器接电源VDD1，第一振荡器分别与电容C1、C2的负极连接，电容C1、C2的正极分别与整流电路连接，整流电路通过电容C5接电源VDD2。本专利采用耐高压的电容实现电源的传输和直流共模电平的隔离，提高了芯片的集成度。而且本专利的电源芯片的结构以及实现方法既适合开环结构，又适合闭环结构的系统。在满足两个系统之间电源隔离的情况下，又节省了芯片的面积和功耗。

本文源自金融界

相关问答

DCDC隔离电源芯片5V?

DC-DC芯片是不带隔离的,都是共地的。要买一个隔离电源模块,有5V-5V的,应该符合你的需要。这种电源模块体积并不大,与直插的14脚集成电路大小差不多。两个直流...

ah芯片是什么意思啊?

以AH8669为例,它是一颗低成本的非隔离开关高性能交流转直流的转换器降压芯片。内部集成650V高耐压功率MOSFET额定700MA电流输出,非常适应于消费类电子,智能小...

0-5V模拟信号隔离，响应速度大于1KHz的芯片有哪些?

想对0~5V的模拟信号进行隔离,并且要求响应速度大于1KHz,可以选用高速音频运放驱动一个1:1的隔离变压器来实现。其电路如下图所示。▲采用变压器的模拟信号隔...

spi通讯为什么需要隔离?

Spi通信需要隔离的原因如下,Spi是串行外围设备,接口是一种高速的,全双工的同步的通信总线,由于其在芯片的管脚只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为pcb的...

芯片和传感器区别?

区别是传感器没有运算能力。芯片和传感器的区别是,芯片可以运算数据,而传感器只能传输数据并不运算数据。传感器是把一些需要感知的参数变成模拟或者数字信号...

pt4554引脚功能?

PT4554C是一款高精度非隔离降压型LED恒流驱动芯片。芯片工作在准谐振模式,适用于85Vac~265Vac全范围输入电压的非隔离降压型LED恒流电源。PT4554C在单芯片...

电源芯片U6113是非隔离的吗?

[回答]是的,是一款非隔离的电源芯片。是一款高精度的准谐振恒流控制器及功率MOSFET专用于高可靠、高效率、单电感、极精简外围元器件的非隔离中小功率LED...

求推荐隔离电源芯片，3.3V转5V或者5V转5V也行，只给CAN用电流20mA，模块太大所以不行?

你可以用东科DK124是一款离线式开关电源芯片,最大输出功率达到24W。不同于PWM控制器和外部分立功率MOS组合的解决方案,DK124内部集成了PWM控制器、700V功率管...

请推荐几款隔离型dc-dc降压芯片输出电流8A以上?

隔离型的只能自己设计,TPS40050、TPS40051、TPS40053,输出电压在0~30V可调的,电流10A,功率300W以上。隔离型的只能自己设计,TPS40050、TPS40051、...

什麼叫隔离放大器?

隔离放大器用于防止数据采集器件遭受远程传感器出现的潜在破坏性电压的影响。这些放大器还用于在多通道应用中放大低电平信号。它们也可以消除由接地环路引起...