結(jié)隔離集成電路(IC)是一種特殊類型的半導(dǎo)體器件，可在危險場所運行。這些設(shè)備用于需要保護電子元件免受潛在破壞性電壓、電磁場或電離輻射影響的應(yīng)用。結(jié)隔離IC通過將高壓電信號與敏感的低壓電信號分開來增加另一層保護。將解釋什么是結(jié)隔離集成電路、它的工作原理以及它在不同應(yīng)用中提供的優(yōu)勢。
一、了解結(jié)隔離技術(shù)
結(jié)隔離基于pn結(jié)隔離。這是高壓電路通過它們之間的絕緣層或隔離屏障與低壓電路隔離的地方。通過用雜質(zhì)摻雜半導(dǎo)體材料來創(chuàng)建結(jié)。pn結(jié)隔離的目的是防止高壓電路干擾低壓電路。它還可以防止可能導(dǎo)致電路損壞的泄漏電流。
結(jié)隔離主要有以下兩種類型：
1.前向偏向
這種類型的結(jié)隔離通過正向偏置pn結(jié)來工作。結(jié)的p側(cè)電壓高于n側(cè)。這導(dǎo)致電流從p流向n并使兩側(cè)保持分離。這種類型的隔離對高壓不是很有效，需要大量的電力來維持。此外，如果出現(xiàn)故障，功率過大可能會損壞電路中的其他設(shè)備，從而造成電氣危險。
2.反偏
這種類型的結(jié)隔離通過反向偏置pn結(jié)來工作。n側(cè)的電壓高于p側(cè)。這會導(dǎo)致電流從n流向p并使兩側(cè)保持分離。這種類型的隔離比正向偏置更有效，但對于高壓仍然不是很有效，并且需要一些功率才能保持其正常運行。此外，與正向偏置隔離一樣，如果電路出現(xiàn)故障，仍然存在功率過大會損壞電路中其他設(shè)備的風險。
二、結(jié)型隔離IC的功能
結(jié)隔離IC執(zhí)行兩個基本功能。首先，它將高壓電路與低壓電路物理隔離。這是必不可少的，因為如果發(fā)生短路或電弧，高壓電路會損壞或破壞低壓電路。電路隔離還提供電磁干擾(EMI)抑制。結(jié)隔離IC使用二極管電橋來防止高壓電路發(fā)出可能干擾其他電子設(shè)備的電磁輻射。因此，設(shè)備的運行不受環(huán)境影響，因為它們不會發(fā)射電磁干擾。
三、結(jié)型隔離IC與其他集成電路有何不同？
所有集成電路都設(shè)計用于危險場所，但有些比其他更適合。沒有隔離的高壓電路會破壞低壓電路，因此所有低壓電路都必須與高壓電路隔離。然而，結(jié)隔離集成電路旨在承受危險場所的惡劣條件，即使在具有極端電磁場的環(huán)境中也是如此。電路的高壓側(cè)與低壓側(cè)隔離，因此周圍的電壓不會影響它。對于不具有相同保護級別的標準IC，情況就不同了。
四、結(jié)隔離IC的優(yōu)勢
使用隔離式集成電路有很多優(yōu)點。以下是一些最重要的：
-可以通過減少元件之間的連接數(shù)量來使電路更小，從而簡化組裝和測試。
-隔離降低了噪聲，因為它可以防止高頻干擾到達電路的其他部分。此外，它還可以防止電噪聲通過電纜或您無法控制的其他連接到達其他電路。
-通過隔離電路的不同部分，如果一個部分出現(xiàn)錯誤，您可以確保一個部分不會影響另一部分。
-如果電路的另一部分出現(xiàn)故障，隔離可防止組件損壞。
-隔離電路效率更高，因為它們不會浪費功率來克服長電纜的電阻。
-隔離可防止靜電放電，如果靜電放電達到一定水平，可能會損壞或毀壞您的電路。
五、結(jié)隔離IC的局限性
結(jié)隔離IC的最大缺點是它比標準IC更復(fù)雜。增加的保護層在某些情況下是有益的，但它們也更難實施。因此，結(jié)隔離IC比標準IC更昂貴，并且設(shè)計時間更長。復(fù)雜性意味著結(jié)隔離IC需要比標準IC更多的外部元件和更大的電路板。這使得它們難以集成，這就是為什么它們通常用于不與其他設(shè)備通信的獨立系統(tǒng)。
六、哪些設(shè)備具有結(jié)隔離IC？
以下是在結(jié)隔離集成電路上運行的一些設(shè)備：
-變壓器：在這里，次級側(cè)通過pn結(jié)與初級側(cè)隔離。隔離對于防止高壓到達低壓側(cè)是必要的。
-開關(guān)：這些設(shè)備需要隔離，尤其是當它們用于安全電路時。開關(guān)與電路隔離，以防止電路暴露在高壓下。
-隔離電源：這種類型的電源具有不受調(diào)節(jié)的輸出，如果不小心連接到不需要如此高電壓的負載，可能會非常有害。絕緣通過將負載與電源輸出隔離來防止這種情況發(fā)生，反之亦然。
-隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器：這些設(shè)備用于將低壓直流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電。當輸入電壓對于負載來說太低并且需要升壓時，這是必要的。隔離可防止負載暴露在轉(zhuǎn)換器或其電源出現(xiàn)故障時可能產(chǎn)生的危險電壓中。
七、結(jié)IC在哪里使用？應(yīng)用
結(jié)隔離IC廣泛用于不同的工業(yè)應(yīng)用。其中一些應(yīng)用包括：電信廣播系統(tǒng)航空航天制造能源醫(yī)療設(shè)備。
