作者 胡夢蝶 王金旺 毛爍
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/391181.htmADI公司的iCoupler和isoPower廣泛用於工業、汽車和醫療等領域，迄今已交付超過25億個隔離通道。這兩項技術/產品為何如此成功?研發方面遇到了哪些挑戰?近日，《電子產品世界》記者採訪了一直致力於領導開展這兩項核心產品研發工作的首席技術官陳寶興院士。
據悉，iCoupler是磁隔離技術，基於iCoupler磁隔離技術的數字隔離器是 「磁耦」，為信號隔離領域帶來了重大進步，代替了速度慢、功耗高且隨時間推移性能下降的光耦。在iCoupler上市數年後，isoPower問世，特點是晶片級的DC/DC功率轉換器，可以整合到ADI的信號隔離產品中，用來驅動iCoupler磁耦數據通道的副邊，以及為片外負載供電。
小型化、低輻射
問：isoPower和iCoupler用在哪些場合?
答：isoPower廣泛用於工業自動化、能源傳輸和轉換、新能源、汽車等領域。採用isoPower和iCoupler相結合的隔離電源晶片，在提供隔離電源的同時實現了信號通訊隔離，不同的隔離數字通道配置可以實現SPI、UART、I2C等通訊接口的隔離。為客戶產品的小型化，縮短設計周期，減少採購成本等方面提供價值。
例如，在工業PLC(可編程控制器)中需要設計多通道溫度測量系統並實現通道之間的隔離，傳統的隔離電源設計會使用佔用較大空間的變壓器，而通道間的隔離使得傳統方案佔用空間的缺點愈加突出。若採用isoPower技術，僅用一顆集成了數字隔離通道的isoPower晶片就可以完全實現前端ADC供電隔離和SPI通訊隔離，這大大節省了PCB(印製板)面積，減少了物料數量。圖1是16通道路路隔離的溫度測量單元，可見採用了ADI技術之後，每一路只有兩顆晶片和少量被動元件。
問：二者在安全性方面有怎樣的技術考量和表現?
答：iCoupler和isoPower已用於高安全性的工業、汽車和醫療應用，交付超過25億個隔離通道。這些片內變壓器的隔離依賴於堆疊初級繞組和次級繞組之間的厚(大於20μm)聚醯亞胺層。晶圓級工藝聚醯亞胺層提供超高均勻性以及出色的介電強度和ESD(靜電釋放)性能。isoPower產品可提供增強的隔離性能，其抗浪湧能力大於10 kV，並具備5 kVrms 1min UL額定值。
問：相比競品，isoPower的優勢體現在哪裡?
答：小型化和低輻射是isoPower的兩大突出優勢。我們已經推出了業界最小的低輻射隔離電源晶片ADuM5028。此外，晶片級隔離電源比模塊化隔離電源帶來了更高的可靠性和一致性。
研發的關鍵是EMI和轉換效率
問：isoPower技術在研發過程中遇到過怎樣的阻礙或瓶頸，未來的發展方向如何?
答：isoPower提供頗具吸引力的集成優點：尺寸小，上市時間快，無需分立式開關、二極體或隔離變壓器。但是，片內變壓器具有低電感和高電阻，因此需要在超高頻下切換。通常，在大約200 MHz的頻率下切換會帶來重大的EMI和效率挑戰。我們的研發團隊需要深入了解EMI測量、EMI模擬方法，並構思出創新設計，將EMI減少20 dB以上，且不會影響效率。最新的低EMI isoPower產品為客戶顯著簡化了PCB板設計。
但是，隨著越來越多的客戶要求更加緊湊的隔離集成，對於熱力受限的設計而言，效率變得更加重要。我們正在努力改進變壓器，希望提高電感、降低電阻，從而實現在較低頻率下切換變壓器。這將進一步降低EMI並提高效率。
問：採用isoPower技術後，可否省去額外的EMI抑制電路?
答：為了滿足EN55022 Class B的輻射要求，新的isoPower晶片只需要在副邊選用兩顆低成本鐵氧體磁珠來阻斷副邊電源上的高頻共模電流，不再需要縫合電容或安規跨接電容。
本文來源於《電子產品世界》2018年第9期第83頁，歡迎您寫論文時引用，並註明出處。