原标题：如何选择数字隔离器

数字隔离器用于在高压或噪声环境中实现电气隔离（通常>1kVrms），保护低电压侧电路免受干扰或高压损坏，同时确保信号可靠传输。以下从核心参数、应用需求、典型场景三方面系统阐述选型方法。

一、核心参数解析与选型优先级

1. 隔离电压（Isolation Voltage）

• 工业/医疗：优先≥2.5kVrms（满足UL 60950-1、IEC 60601-1标准）。

• 电动汽车/光伏：推荐≥5kVrms（应对逆变器高压瞬态）。

• 消费电子：可接受1kVrms（如USB PD快充隔离）。

• 定义：隔离器能承受的瞬态或持续高压（如1kVrms/1min或5kVrms/1s）。

• 选型优先级：

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

2. 隔离寿命（Surge/CMTI）

• 工业场景：需符合IEC 61000-4-5（±8kV空气放电）。

• 高CMTI需求：电机驱动（>100kV/μs）、SiC/GaN功率模块（>150kV/μs）。

• 低CMTI需求：RS-485通信（50kV/μs足够）。

• 共模瞬态抗扰度（CMTI）：隔离器抵抗高速共模电压变化的能力（如100kV/μs）。

• 浪涌耐压：隔离器能承受的瞬态过压（如8kV接触放电）。

3. 数据速率与通道数

• 单通道：适合电源监控（如ADuM1201）。

• 多通道：如4通道ISO7741（减少PCB面积）。

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

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

• 速率匹配：

• 通道数：

4. 功耗与电源模式

• 自动唤醒：如ADuM540x内置DC-DC，支持低功耗休眠（<1μA）。

• 手动使能：适合固定工作场景（如ISO7741）。

• 电池供电：优先低功耗型号（如ADuM1201：Iq=1.8mA/通道@5V）。

• 电网设备：可接受高功耗（如ISO7720：Iq=15mA/通道）。

• 静态电流（Iq）：

• 电源模式：

5. 封装与EMC性能

• 辐射抑制：内置屏蔽层（如TI ISOW7841，EMI降低20dB）。

• ESD防护：推荐HBM±8kV（如ADuM141E）。

• 超小体积：如SOIC-8WB（宽体封装，爬电距离>8mm）。

• 高密度：如QFN-24（4mm×4mm，适合空间受限场景）。

• 封装选择：

• EMC特性：

二、典型应用场景与选型推荐

1. 工业电机驱动

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

• 推荐型号：TI ISO7741（5kVrms，150kV/μs CMTI，4通道）。

• 替代方案：ADI ADuM5402（带DC-DC，简化电源设计）。

2. 电动汽车BMS

• 需求：高浪涌耐压（±8kV）、低延迟（<50ns）、CAN FD支持。

• 推荐型号：NXP ISO1042（5kVrms，±8kV浪涌，CAN FD 8Mbps）。

• 对比竞品：TI ISO1050（无CAN FD，仅支持经典CAN）。

3. 医疗设备（如除颤仪）

• 需求：双认证（UL 60601-1/IEC 60601-1）、低泄漏电流（<5μA）。

• 推荐型号：ADI ADuM3151（2.5kVrms，泄漏电流<1μA）。

• 关键参数：爬电距离>8mm（符合MOPP医疗隔离要求）。

4. 光伏逆变器

• 需求：高dv/dt耐受（>50kV/μs）、宽温范围（-40℃~125℃）。

• 推荐型号：Infineon AIKW1200（SiC MOSFET驱动隔离，CMTI=150kV/μs）。

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

5. 消费电子（如USB PD快充）

• 需求：小封装（DFN-6）、低功耗（<1mA）、协议兼容（CC1/CC2）。

• 推荐型号：TI ISOUSB221（2.5kVrms，DFN-6，支持PD3.1）。

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

三、选型对比表（主流型号）

四、选型避坑指南

1. 避免“参数虚标”：

• 某些厂商标注的“隔离电压”为瞬态值（如10kV/1s），实际持续工作电压可能仅1kVrms。

• 验证方法：查阅UL/IEC认证报告（如UL 1577认证文件）。

2. 警惕“隐性成本”：

• 集成DC-DC的隔离器（如ADuM5402）虽简化设计，但成本增加30%~50%。

• 成本优化：若系统已有隔离电源，可选用无DC-DC型号（如ISO7741）。

3. 关注“生命周期”：

• 汽车/医疗级器件（如AEC-Q100/ISO 13485）生命周期长达15年，消费级可能仅5年。

• 建议：关键应用优先选择车规级（如Infineon OPTIGA™ Trust M）。

4. 验证“EMC兼容性”：

• 高速隔离器（>50Mbps）可能辐射超标，需实测辐射发射（如CISPR 32 Class B）。

• 解决方案：选用内置屏蔽层的型号（如ADI ADuM1400W）。

五、总结与推荐

1. 通用选型流程：

• 第一步：明确隔离电压（如工业选2.5kVrms，光伏选5kVrms）。

• 第二步：确定数据速率与通道数（如SPI选100Mbps+，I²C选1Mbps）。

• 第三步：匹配功耗与封装（如电池供电选低Iq，空间受限选QFN）。

• 第四步：验证EMC与认证（如医疗需60601-1，汽车需AEC-Q100）。

2. 高性价比推荐：

• 工业场景：TI ISO7741（4通道，5kVrms，150kV/μs CMTI）。

• 医疗场景：ADI ADuM3151（2.5kVrms，1μA泄漏电流，MOPP认证）。

• 消费场景：TI ISOUSB221（USB PD，DFN-6，低功耗）。

3. 未来趋势：

• 集成化：隔离器+DC-DC+LDO三合一（如ADuM6000）。

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

• 智能化：内置自检功能（如ADI ADuM4135的隔离故障检测）。

通过参数匹配、场景验证、成本优化三步法，可高效完成数字隔离器选型，确保系统在高压、强干扰环境下稳定运行。