在汽车行业发展的很长时间内，汽车内部是没有电气隔离系统的。但随着新能源汽车的出现，带来了电池管理系统、车载充电机、电机驱动系统、DC/DC变换器等，这些汽车部件都提出了电气隔离的需求。为了适应市场发展的需求，逐渐出现了应用在汽车中的多种电气隔离技术，如光电隔离、变压器隔离和电容隔离等。本文主要介绍一下TI公司创新的电容隔离技术以及具有不同用途的电气隔离产品。

1. 创新的电容隔离技术

现在市场上比较常见的隔离技术有光电隔离和变压器隔离，而TI采用的技术路线是电容式隔离，其电气原理如下图所示。

TI的增强型隔离器采用逻辑输入和输出缓冲器，由双电容SiO₂隔离屏障隔开，内部有两个内核DAI，每一个DAI都有个电容信号。信号从左边示意的线路里进去的时候，首先通过调制经过第一个隔离器，再通过绑定进入第二个隔离器，耦合到第二个DAI，通过第二个DAI解调，再把它通过电子信号传输。这是TI新一代隔离性能增强的隔离器件普遍所使用的技术。

电容式隔离的核心材料是二氧化硅，二氧化硅在工业中具有已知最高的介电强度（500Vrms/μm），它对于温度和湿度的变化影响非常小，在恶劣环境下也可保证系统稳定可靠地运行，这是TI使用电容隔离技术的主要原因。并且采用多层氧化硅的集成电容器取代了独立电容器，在通过电场传输数据时可提供更高水平的隔离性。

2. 电容隔离技术的优点

TI采用的电容隔离技术具有以下三个优点：

（1）采用具有高介电强度的SiO₂作为绝缘介质，具有更加可靠的电气隔离性能，使电子系统拥有更长的使用寿命

（2）温度和湿度的变化对其性能影响很小，在恶劣环境下也能够保证系统稳定可靠运行

（3）通过集成和广泛的产品组合简化电路设计，并减少电路板空间的占用，降低成本

下图所示为TI公司完整的隔离产品组合：

3. ISO224 增强型隔离放大器

增强型隔离放大器ISO224具有高精度、高可靠性、更小尺寸等出色优势，可广泛应用于工厂自动化与控制、电网自动化、保护继电器、铁路运输、电机驱动器及功率分析仪等工业领域。ISO224是一款精密的隔离放大器，采用宽体8引脚SOIC（DWV）封装，此放大器的输出与输入电路由抗电磁干扰性能极强的隔离栅隔开。工作电压提高50%，在高达1.5kVrms工作电压下，可实现135年的使用寿命。此外，ISO224具有80kV/μs的高共模瞬态抗扰度（CMTI），可在嘈杂环境下实现安全运行，确保数据完整性。

ISO224集成的高侧电源电压检测功能可简化系统的诊断功能，在安全性要求非常高的工业领域，尤其汽车领域都有广泛的应用。ISO224是目前在±12V以内的电压传感或电压测量应用里，能够做到精度最高的隔离运算放大器。该器件由高侧单电源供电运行，此独有的特性可简化隔离式电源的设计，降低成本。ISO224提供高级（ISO224B）与低级（ISO224A）两个版本，下图为两个版本器件的性能比较。

4. ISO1042 隔离式CAN FD收发器

随着汽车总线通讯的数据量越来越大的问题日益凸显，CAN FD正在成为下一代汽车通信领域的标准。TI推出的第二款超小型增强隔离式CAN FD收发器ISO1042，能提供±70V直流总线故障保护功能和±30V共模电压范围。和ISO224一样，ISO1042的高工作电压可以提升系统可靠性和器件寿命。兼容CAN FD协议，相比于传统的CAN总线能提供超高速率的数据通信，实现5Mbps通讯传输速率，同时也有215ns（最大值）的短环路延迟，使得CAN FD总线通讯速率有很大提高。从EMC和EMI角度来讲，ISO1042可以提供最小的电磁干扰辐射和最高的抗电磁干扰性能。

ISO1042采用二氧化硅绝缘隔栅。在测试可靠寿命预期时加5000Vrms高压下，能够预判的可靠工作寿命可以达到270年，这比以往的产品提升80%的参数。与隔离式电源一起使用，可防止数据总线或者其他电路上的噪声电流进入本地接地并干扰或损坏敏感电路。隔离式CAN FD收发器ISO1042将会是汽车电子与工业场景里应用最多的隔离器件。

下图所示是ISO1042的EMI和EMC性能在IEC TS62228标准下的实测波形，在TS62228测试条件下，所有的频段、所有的频点完全可以满足要求，而且有相当大的裕度。在EMC抗电磁干扰性能上，ISO1042同样有对于共模瞬态干扰的抑制能力或抗共模瞬态干扰能力，数值可以达到85kV/μs的共模抑制，每个器件均通过±8kV的静电测试要求。在实测性能上，ISO1042可以抗70V的高压保护。强抗干扰性和低辐射使它在新能源汽车领域大有可为。

总结

以上介绍了TI公司创新的电容式隔离技术，基于此技术制造的隔离式器件在新能源汽车的电池管理系统、车载充电机、电机驱动系统、DC/DC变换器以及CAN总线等系统中得到了广泛应用，为新能源汽车的安全保驾护航。