傳統(tǒng)隔離方法采用光耦來實現，據估算現在光耦隔離市場容量約為一年一百億個通道，光耦隔離已經是非常成熟的方案，但光耦在應用上有很多限制，比如工作溫度范圍窄、外圍電路復雜、體積大，以及寄生參數大和時序一致性差等缺點。
相對于光耦來說，數字隔離在可靠度、功耗、尺寸和集成度上都有非常明顯的優(yōu)勢，因此一經推出就受到市場歡迎，近年來增長勢頭迅猛，搶占了不少原屬于光耦隔離的市場，現在年市場出貨量已經達到數十億個通道，還在快速成長中。
電源產品的主要功能就是在不同電壓標準之間進行變換，其高低壓模塊一般需要進行隔離處理，因此在電源產品中可以看到大量的隔離技術應用。很多工程師開始接觸數字隔離時可能對具體應用方法并不清楚，納芯微技術支持團隊針對電源應用中的常見場景，例如快充適配器、GaN驅動、車載充電、二次電源和板內通信隔離等，進行了詳細分析，對此感興趣的，可以參考如下的文字解讀，以及文末的視頻教學。
NSI812xD在塑封模塊電源GaN驅動中的應用
開關電源產品為了減小體積、提升功率密度，會采用提高開關頻率來減小磁性器件的體積，但是開關頻率提高以后又會導致開關損耗的增加，MOS管的開關應力和EMI都會惡化，此時一般就會采用氮化鎵來替代碳化硅。氮化鎵器件沒有體二極管，所以就沒有反向恢復損耗，它的開關瞬態(tài)應力和EMI都會減小，同時，氮化鎵器件的柵極和輸出電容小，在高頻工作場景下的開關損耗也會比傳統(tǒng)的碳化硅要低，所以在高頻應用中，一般會選擇氮化鎵做功率器件。
對驅動電路而言，傳統(tǒng)分立電路因為寄生參數影響，驅動上升沿等振蕩需要串聯(lián)驅動電阻來抑制，但是驅動電阻的增加又會導致驅動延時增加，以及開關損耗增加；在高頻工作場景下，這些影響會進一步放大。所以，氮化鎵的制造廠家會選擇把MOS管和驅動封裝在一起，這樣寄生參數可以大大減小，不需要驅動電阻也可以獲得很好的驅動穩(wěn)定性，同時又提高了MOS管基級的ESD耐壓能力。
在高頻氮化鎵電源應用中，對數字隔離器的要求也會不同，比如要求傳輸的速率更快，共模瞬態(tài)抑制能力強，同時體積又要足夠小。納芯微DFN封裝的數字隔離器NSi812xD可以滿足高頻氮化鎵應用的所有要求，其應用在PFC電源上，可以實現四分之一端輸出功率超過1.5千瓦，開關頻率1.6MHz。
市場上常見的標準數字隔離器封裝一般是SOIC8或者SOIC16，采用DFN封裝的NSI812xD最主要的特點就是體積小。該芯片專門針對 I 類環(huán)境的電壓產品，比如電壓低于60V，或者是在密閉環(huán)境帶塑封的模塊，這類應用對隔離電壓與爬電距離的要求相對較低，使用NSi812xD可以大大減小布板面積，同時 I 類產品的其他性能需求也都能用NSi812xD滿足要求。
02小米10配置的65瓦快充適配器設計優(yōu)化
下圖是小米10的65瓦快充適配器的典型電路，DC部分的主拓撲是ACF（ActiveClamp Flyback，有源鉗位反激），主MOS管是兩顆帶驅動能力的氮化鎵器件，主控芯片放在原邊，給主MOS提供驅動，由于上面的鉗位MOS管浮地，所以使用了一顆半橋驅動來傳遞驅動信號，看起來有一點多余，但也是必要的。優(yōu)化設計時，可使用一顆單通道DFN封裝的NSi812xD來解決鉗位MOS管的浮地問題，主MOS管本身可以直接驅動，因為主MOS管帶驅動能力，這樣可以大大減小體積和成本；反饋部分也可以使用納芯微NSi3192，這顆芯片能提供很好的隔離線性反饋功能，可以大大減小體積、布板面積，以及提升線性反饋能力。
03
二次電源應用案例
二次電源產品輸入一般是48V（母線），最高輸入電壓不超過60V，這類產品由于電壓低，所以隔離等級與爬電距離的要求相對較低。
納芯微DFN數字隔離器適用此類應用，這類產品的主控芯片一般放在副邊，可以使用數字隔離器來傳遞驅動信號，納芯微后續(xù)還將推出隔離驅動產品，直接把驅動和數字隔離集成在一個封裝里面，進一步減小驅動電路的體積。
還有一些二次電源的應用，需要從輔助電源里取一部分電壓給后級三次電源供電，由于輔助電源此時也參與了后面的送電，在類似遠程掉電等控制功能上，就需要主控芯片控制輔助電源實現關斷，此時兩顆芯片之間需要隔離的通信交換，所以可以用標準的雙向隔離芯片。
04
AC/DC電源應用案例之PSU
典型AC/DC電路通常采用PFC（功率因數校正）加LLC的拓撲形式，一般會有兩顆主控芯片，原邊一顆，副邊一顆。
原邊主控芯片主要負責PFC的控制，副邊主控芯片主要負責LLC部分，以及對外部的信息交互。這里用到的隔離器件就包括LLC的隔離驅動NSi6602（當然也可以用非隔離驅動加標準數字隔離器的解決方案）；第二個用到隔離器件的地方是兩顆主控芯片之間的信息交互，我們用標準隔離器NSi8241來傳遞信號；第三個是對外的接口隔離，比如CAN隔離，485總線隔離，此時可用標準隔離芯片NSi8121,也可以用集成收發(fā)功能的隔離芯片來實現通信的隔離。
再看安規(guī)絕緣的實現，對于AC/DC電路，一般原邊或副邊各個網絡對地的絕緣要求是基礎絕緣，基礎絕緣的爬電距離一般是2到4毫米，對于基礎絕緣部分電路，一般選用SOIC8封裝的隔離芯片；對于跨原副邊的電路，要求加強絕緣，爬電距離一般要求6.4毫米以上，在這里一般選擇寬體的SOIC16封裝的隔離芯片，例如NSi6602。
05
AC/DC電源應用案例之OBC
OBC（On Board Charger,車載充電）是另一種典型的AC/DC電路，其主功率拓撲與前面的電路大同小異，但控制上有區(qū)別，并沒有在原副邊各放一個主控芯片，而只在原邊放了一顆芯片，來管理主功率的整體拓撲電路，所以副邊的信號采樣與驅動，都需要通過隔離芯片來實現。副邊的MCU主要負責板上其他電路的管理，以及對外的交互。
納芯微的隔離產品覆蓋很全面，包括隔離驅動NSi6602，隔離采樣NSi13XX，以及通信用的標準隔離器NSi8221，和前面提到的隔離接口的芯片。
隔離采樣芯片NSi13XX系列需要重點關注，因為電動汽車需要非常準確的電流測量來提高傳動效率，所以使用集成隔離與采樣功能的芯片，可以應對汽車產品惡劣的使用環(huán)境，提高電流采樣的可靠性。因為隔離與采樣功能集成在一起，也能縮小體積，減少PCB占用面積，功耗也相對較低。
06
板內通信隔離應用
板內通信隔離應用有兩種典型的隔離應用場景。
一種是ACF模塊中ACF芯片與主控芯片之間的通信，在遠程掉電功能中，主控芯片需要通過高低電平控制ACF芯片下電。另外，ACF自身功能實現，也需要用到隔離器件，例如防倒灌保護功能，需要用ACF控制芯片中發(fā)一個信號，來關閉副邊的同步整流管。
另一個典型應用為AC/DC中PFC主控MCU與LLC主控MCU之間的通信，非及時信號用異步TX/RX來傳送，及時信號要用專門信號去傳遞，例如AFCOK信號與PFCOK信號，需要讓雙方知曉，PFC電路與LLC電路何時已正常工作，在這些應用中，都可以采用數字隔離措施。
對于這種高低電平信號的傳輸，有的工程師可能會認為用光耦更劃算，光耦在單顆元件成本上確實具備優(yōu)勢，但綜合考慮整體方案成本及性能，數字隔離方案在一些場景中仍是優(yōu)選方案。具體來看，光耦最大的缺點是對溫度的依耐性非常高，溫度變化引發(fā)的光耦性能變化會導致電路性能下降，因此在高溫工作環(huán)境與對體積要求高的應用場合，數字隔離器是更好的光耦替代方案。
07
用NSi3190實現母線電壓采樣
在隔離電源母線電壓采樣應用中，可以采用納芯微最新推出的誤差放大器NSi3190。
對于AC電源，一般原邊有DSP或MCU，所以輸入電壓采樣可以直接通過電阻分壓來得到；在隔離DC電源中，有時候會把電源控制芯片放在副邊，這種配置下對原邊電壓采樣，可以用隔離運放NSi1311來實現。
有沒有更低成本的方案？用納芯微最新推出的隔離誤差放大器NSi3190，這里只舉一個非典型應用場景，如圖所示，先將NSi3190接成跟隨器模式，這樣就可以把母線電壓很方便地傳遞到副邊，利用母線電壓采樣數據，可以實現輸入欠壓保護、輸入電壓前饋，以及輸入電壓上報。
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