原標題：如何選擇數字隔離器

數字隔離器用于在高壓或噪聲環境中實現電氣隔離（通常>1kVrms），保護低電壓側電路免受干擾或高壓損壞，同時確保信號可靠傳輸。以下從核心參數、應用需求、典型場景三方面系統闡述選型方法。

一、核心參數解析與選型優先級

1. 隔離電壓（Isolation Voltage）

• 工業/醫療：優先≥2.5kVrms（滿足UL 60950-1、IEC 60601-1標準）。

• 電動汽車/光伏：推薦≥5kVrms（應對逆變器高壓瞬態）。

• 消費電子：可接受1kVrms（如USB PD快充隔離）。

• 定義：隔離器能承受的瞬態或持續高壓（如1kVrms/1min或5kVrms/1s）。

• 選型優先級：

• 示例：ADI ADuM1201（2.5kVrms） vs. TI ISO7741（5kVrms）。

2. 隔離壽命（Surge/CMTI）

• 工業場景：需符合IEC 61000-4-5（±8kV空氣放電）。

• 高CMTI需求：電機驅動（>100kV/μs）、SiC/GaN功率模塊（>150kV/μs）。

• 低CMTI需求：RS-485通信（50kV/μs足夠）。

• 共模瞬態抗擾度（CMTI）：隔離器抵抗高速共模電壓變化的能力（如100kV/μs）。

• 浪涌耐壓：隔離器能承受的瞬態過壓（如8kV接觸放電）。

3. 數據速率與通道數

• 單通道：適合電源監控（如ADuM1201）。

• 多通道：如4通道ISO7741（減少PCB面積）。

• 高速接口：如SPI/CAN FD（>10Mbps）需選擇ISO7742（150Mbps）或ADuM5402（100Mbps）。

• 低速控制：如I2C/UART（<1Mbps）可用ADuM1250（1Mbps）。

• 速率匹配：

• 通道數：

4. 功耗與電源模式

• 自動喚醒：如ADuM540x內置DC-DC，支持低功耗休眠（<1μA）。

• 手動使能：適合固定工作場景（如ISO7741）。

• 電池供電：優先低功耗型號（如ADuM1201：Iq=1.8mA/通道@5V）。

• 電網設備：可接受高功耗（如ISO7720：Iq=15mA/通道）。

• 靜態電流（Iq）：

• 電源模式：

5. 封裝與EMC性能

• 輻射抑制：內置屏蔽層（如TI ISOW7841，EMI降低20dB）。

• ESD防護：推薦HBM±8kV（如ADuM141E）。

• 超小體積：如SOIC-8WB（寬體封裝，爬電距離>8mm）。

• 高密度：如QFN-24（4mm×4mm，適合空間受限場景）。

• 封裝選擇：

• EMC特性：

二、典型應用場景與選型推薦

1. 工業電機驅動

• 需求：高CMTI（>100kV/μs）、5kVrms隔離、4通道SPI通信。

• 推薦型號：TI ISO7741（5kVrms，150kV/μs CMTI，4通道）。

• 替代方案：ADI ADuM5402（帶DC-DC，簡化電源設計）。

2. 電動汽車BMS

• 需求：高浪涌耐壓（±8kV）、低延遲（<50ns）、CAN FD支持。

• 推薦型號：NXP ISO1042（5kVrms，±8kV浪涌，CAN FD 8Mbps）。

• 對比競品：TI ISO1050（無CAN FD，僅支持經典CAN）。

3. 醫療設備（如除顫儀）

• 需求：雙認證（UL 60601-1/IEC 60601-1）、低泄漏電流（<5μA）。

• 推薦型號：ADI ADuM3151（2.5kVrms，泄漏電流<1μA）。

• 關鍵參數：爬電距離>8mm（符合MOPP醫療隔離要求）。

4. 光伏逆變器

• 需求：高dv/dt耐受（>50kV/μs）、寬溫范圍（-40℃~125℃）。

• 推薦型號：Infineon AIKW1200（SiC MOSFET驅動隔離，CMTI=150kV/μs）。

• 對比方案：Silicon Labs Si86xx（低功耗，但CMTI僅75kV/μs）。

5. 消費電子（如USB PD快充）

• 需求：小封裝（DFN-6）、低功耗（<1mA）、協議兼容（CC1/CC2）。

• 推薦型號：TI ISOUSB221（2.5kVrms，DFN-6，支持PD3.1）。

• 替代方案：ADI ADuM4160（需外部分立元件，PCB面積增加30%）。

三、選型對比表（主流型號）

四、選型避坑指南

1. 避免“參數虛標”：

• 某些廠商標注的“隔離電壓”為瞬態值（如10kV/1s），實際持續工作電壓可能僅1kVrms。

• 驗證方法：查閱UL/IEC認證報告（如UL 1577認證文件）。

2. 警惕“隱性成本”：

• 集成DC-DC的隔離器（如ADuM5402）雖簡化設計，但成本增加30%~50%。

• 成本優化：若系統已有隔離電源，可選用無DC-DC型號（如ISO7741）。

3. 關注“生命周期”：

• 汽車/醫療級器件（如AEC-Q100/ISO 13485）生命周期長達15年，消費級可能僅5年。

• 建議：關鍵應用優先選擇車規級（如Infineon OPTIGA? Trust M）。

4. 驗證“EMC兼容性”：

• 高速隔離器（>50Mbps）可能輻射超標，需實測輻射發射（如CISPR 32 Class B）。

• 解決方案：選用內置屏蔽層的型號（如ADI ADuM1400W）。

五、總結與推薦

1. 通用選型流程：

• 第一步：明確隔離電壓（如工業選2.5kVrms，光伏選5kVrms）。

• 第二步：確定數據速率與通道數（如SPI選100Mbps+，I2C選1Mbps）。

• 第三步：匹配功耗與封裝（如電池供電選低Iq，空間受限選QFN）。

• 第四步：驗證EMC與認證（如醫療需60601-1，汽車需AEC-Q100）。

2. 高性價比推薦：

• 工業場景：TI ISO7741（4通道，5kVrms，150kV/μs CMTI）。

• 醫療場景：ADI ADuM3151（2.5kVrms，1μA泄漏電流，MOPP認證）。

• 消費場景：TI ISOUSB221（USB PD，DFN-6，低功耗）。

3. 未來趨勢：

• 集成化：隔離器+DC-DC+LDO三合一（如ADuM6000）。

• 高速化：支持PCIe 5.0（16Gbps）的隔離器（如Silicon Labs Si86xx-HT）。

• 智能化：內置自檢功能（如ADI ADuM4135的隔離故障檢測）。

通過參數匹配、場景驗證、成本優化三步法，可高效完成數字隔離器選型，確保系統在高壓、強干擾環境下穩定運行。