磁隔离
磁隔离技术
磁隔离 磁隔离是ADI公司iCoupler®[1]专利技术，是基于芯片级变压器的隔离技术。磁耦磁耦是基于iCoupler磁隔离[2]技术的隔离器件，也称为磁隔离器。
iCoupler磁耦隔离器是基于芯片尺寸变压器的磁耦合器，与传统光耦合器中采用的发光二极管（LED）和光电二极管不同，iCoupler磁隔离技术通过采用晶圆级工艺直接在片上制作变压器。iCoupler磁隔离可以在低成本条件下实现多通道及其他功能集成。iCoupler磁隔离变压器采用平面结构，在晶圆钝化层上使用CMOS金属和金构成。金层下有一个高击穿的聚酰亚胺层，将顶部的变压器线圈与底部的线圈隔离开来。连接顶部线圈和底部线圈的CMOS电路为每个变压器及其外部信号之间提供接口。晶片级信号处理提供了一种在单颗芯片中集成多个隔离通道以及其它半导体功能的低成本的方法。iCoupler磁隔离技术消除了与光耦合器相关的不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题；功耗降低了90％；并且无需外部驱动器或分立器件。
磁隔离原理
基于磁隔离技术的磁耦隔离器，使用传送到给定变压器初级端的1 ns脉冲对输入逻辑跳变进行编码。这些脉冲从变压器初级线圈耦合到次级线圈，并且由次级端电路检测。然后，该电路在输出端重新恢复成输入数字信号。此外，输入端还包含一个刷新电路，保证即使在没有输入跳变的情况下输出状态也与输入状态保持匹配。在加电情况下以及低速率波形输入或长时间恒定直流输入情况下，这一性能很重要。
由于iCoupler磁耦隔离器的目的是将输入和输出信号隔离开来，所以变压器初级端电路与变压器次级端电路必须在隔离的芯片上。变压器本身可以放置在任意芯片上，也可以放在第三个芯片上。
iCoupler磁耦隔离器的一个显著特点是能够将发送和接收通道集成在同一个封装中。由于iCoupler磁隔离变压器本身是双向的，所以只要将合适的电路放置在变压器的任意一边，信号就可以按照任意方向通过。按照这种工作方式，我们可采用多种收发通道配置来提供多通道隔离器。
iCoupler磁隔离技术的另一个新特点是：用于隔离数据信号的变压器线圈还可用作为隔离DC/DC转换器的变压器。这样就允许将数据隔离和电源隔离两种功能都集成在一个封装内，正如采用isoPower®技术的 ADuM524x系列iCoupler磁耦隔离器。
磁隔离分类基于磁隔离技术的磁耦种类繁多，有近200种型号，可分为多种类别：按功能通用型多通道数字磁隔离器
灵活的通道配置，用来替代之前的光耦产品；
典型型号：ADUM1201、ADUM1411
隔离型RS-485收发器
高集成度及稳定性，改变传统的分立隔离方案；
典型型号：ADM2483、ADM2587E
隔离型RS-232收发器
完全的数据隔离，以单芯片实现RS-232接口隔离；
典型型号：ADM3251E
集成DC/DC的数字磁隔离器
集成电源隔离，使隔离电路设计更简化；
典型型号：ADUM5401、ADUM5402
双向信号磁隔离器
实现单路通道双向隔离，适用于1-wire、2-wire总线；
典型型号：ADUM1250
门级驱动型磁隔离器
提供高边及低边控制信号隔离，直接驱动MOS管；
典型型号：ADUM5230
USB总线磁隔离器
业界首款USB总线信号隔离器；
典型型号：ADUM4160
隔离型A/D转换器
16位Σ-Δ型ADC与磁隔离技术的结合。
典型型号：AD7400、AD7401按隔离电压（1分钟测试结果）1000Vrms、1667Vrms、2500Vrms、3750Vrms、5000Vrms等。按传输速率460Kbps、500Kbps、1Mbps、1.5Mbps、10Mbps、16Mbps、
20Mbps、25Mbps、90Mbps、120Mbps、150Mbps等。按传输通道单通道、双通道、三通道、四通道、五通道等。按封装SOIC-8、SOIC_W-16、SOIC_W-20、QSOP-16等。
磁隔离优势与传统光耦相比，基于磁隔离技术的磁耦具有诸多优势：可靠性磁耦消除了与光耦合器相关的不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题；磁耦均带有25KV/us的瞬态共模抑制能力，且能够在电压差峰值560V的环境下正常工作。磁耦器件可提供5000Vrms/min及6000V/10sec的电压隔离保护，多种型号的磁耦带有±15KV的ESD保护。长寿命采用芯片级变压器技术传输信号，消除光耦传输时的器件损耗。器件内部基本不存在损耗，正常工作条件下至少达到50年工作寿命。高性能磁耦能够在低功耗的条件下实现150Mbps的高速数据隔离，光耦鲜有如此高的传输速率，实现同样高的传输速度，磁耦比光耦有着更高的性价比。磁耦芯片内部含有施密特电路，能够对输入输出的电路滤波整形，因此可直接与各种高速控制芯片直接连接，如：DSP、ARM、PLC等。低功耗磁耦基于芯片级变压器传输原理，信号传输时几乎不存在能量损耗，因此能以极低的功耗实现高度的数据隔离。相同速率下，其功耗仅为光耦的1/10~1/6。小封装磁隔离技术是通过采用晶圆级工艺直接在片上制作直径约500um的变压器来实现的。利用此平面变压器的独特特征以及一些创新的电路设计，磁隔离产品可以在不影响性能的前提下，在一个封装内集成许多不同的特性与功能。磁耦采用的标准封装：SOIC-8、SOIC_W-16及SOIC_W-20等。易用性磁耦的小体积及多种通道配置，是电路设计更加简洁，应用更加灵活。集成的多种接口收发器使得接口隔离电路集成度更高，线路连接大大减少。
磁隔离现状磁隔离自2003年在国内崭露头角以来，至今2010年已经历7年的发展及市场应用。目前已大量应用于电力自动化、工业测量、楼宇控制、煤矿安全、安防消防、智能交通、流量计、运动控制、电机控制、汽车车体通讯、仪器仪表、航天航空等产品及领域；在铁路、卫星接收、医疗等领域的应用正逐步扩大，已经形成了在数字隔离方面全面取代光耦的趋势。