一、隔离器件简介

隔离器件是将输入信号进行转换并输出，以实现输入、输出两端电气隔离的一种安规器件，其核心作用是确保强电电路和弱电电路之间信号传输的电气隔离。并且去除了两个不同类型电路之间的接地环路，从而阻断共模、浪涌等干扰信号在系统内的传播，让电子系统具有更高的安全性和可靠性。

工业生产中需要要用到各种信息采集、自动化仪表、控制系统和执行电路，它们之间的检测、传输和控制信号既有毫伏级、微安级的微弱信号，也有几十伏、数千伏，数百安培的强信号，既有低频直流信号，也有高频脉冲信号等等。当它们混杂构成一个系统后，设备之间的强弱信号参考地之间就容易存在电势差，从而会形成所谓的“接地环路”。

“接地环路”的存在，会造成信号处理和传输过程中的失真，导致仪表和设备之间信号传输产生互相干扰，造成系统不稳定甚至误操作，因此在工控领域的信号处理电路，通常都需要用隔离器件来要解决“接地环路”问题。

二、隔离器件的分类

从隔离器件的技术路线上来看，可以分为光耦和数字隔离芯片两种。相比传统光耦器件，数字隔离芯片是更新一代、尺寸更小、速度更快、功耗更低、温度范围更广的隔离器件，并且拥有更高的可靠性和更长的寿命。数字隔离芯片具备传输速度更高、绝缘性能更好等诸多优势，正在快速替代传统的光耦器件。

数字隔离芯片主要为磁感隔离芯片（磁耦）、电容耦合隔离芯片（容耦）和巨磁阻隔离等类型。电磁耦合数字隔离器是由ADI 设计开发的一款适合高压环境的隔离电路。它是一种基于芯片尺寸的变压器，采用了COMS工艺+线圈结构，传输速度快，可靠性好，但专利壁垒高。电容耦合采用电容做信号传输，实现较为简单，国内公司大多采用电容耦合方案。

图1：不同隔离器件性能指标对比

从上表的具体性能对比看，电容耦合在隔离强度、速度、功耗上相比光耦有较大优势。而且容耦在成本和EMI（电磁干扰）上对比电磁耦合也有一定优势，属于性价比较优的选择。

从隔离器件的功能角度看，可以分为数字隔离芯片、隔离驱动芯片、隔离采样芯片三大类。

图2：隔离芯片分类

（1）数字隔离芯片：又可以分为数字隔离器、隔离通讯接口两类。数字隔离器主要用于将输入信号传递到与输入隔离的输出端口。隔离通讯接口则加入了CAN、LIN、485等通讯协议的解析功能，可以将通讯链路上的信号转化成MCU/SoC容易处理的格式。

（2）隔离驱动芯片：可分为单管驱动和半桥驱动，主要区别是能够同时驱动的MOSFET/IGBT数量不同，通常单管驱动为1个，半桥驱动为2个。对于最新的第三代半导体电路应用，由于其对开关速度要求较快，普通光耦已经无法满足高速率的要求，容耦或磁耦方案成为优选方案。

（3）隔离采样芯片：可以分为电压采样、电流采样、隔离放大器、ADC等，电压/电流采样主要面向信号直采，隔离放大器则应用于传感器后端信号处理，ADC用于模数转换。

三、隔离器件的应用和市场

隔离器件广泛应用于信息通讯、电力电表、工业控制、新能源汽车等各个领域，主要包括：

（1）新能源汽车OBC、主驱以及充电桩中的通讯、驱动、信号采样；

（2）光伏发电系统中的通讯、驱动、信号采样；

（3）服务器电源、基站电源中多机通讯互连、板级通讯、信号采样等；

（4）工业变频器、伺服驱动中的通讯、驱动、信号采样。

图3：隔离芯片应用市场

数字隔离类芯片在工业领域上使用最多，其次是汽车电子行业和通信领域。目前，在汽车、新能源发电、工业等成本相对不敏感、同时对性能有较高要求的高端领域，电容耦合芯片已替代掉光耦的大部分份额，光耦芯片主要应用于消费电子等低端场景。

在市场规模上，根据 Markets and Markets 的数据， 2022年全球数字隔离芯片市场规模预计约18亿美元，预计到2027年将增长至27亿美元，2022-2027年的CAGR为8.45%。

四、芯智云城隔离器件产品线

1，上海川土微电子有限公司

上海川土微电子有限公司是专注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、接口、驱动与电源等系列，目前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4：川土微电子的产品系列

图5：川土微电子的隔离芯片产品系列

图6：川土微电子产品应用场景

2，荣湃半导体(上海)有限公司

荣湃半导体(上海)有限公司成立于2017年，专注于高性能、高品质模拟芯片的设计与研发，致力于成为全球技术领先的高性能模拟集成电路产品供应商。公司产品包括数字隔离器、驱动（MOSFET IGBT driver）、接口（CAN、RS485）、采样（放大器、ADC）、光耦兼容隔离器等系列产品，广泛应用于电动汽车、工业控制、数字电源、智能电器等领域，产品性能和品质对标世界一流模拟集成电路厂商同类产品，部分关键性能指标有所超越。凭借独创的电容智能分压技术（iDivider技术），斩获多项隔离领域发明专利，实现了国产隔离芯片的突破。

图7：隔离产品分类