USB隔离市场，光耦产品过时了？

2009-05-24来源: EEWORLD 汤宏琳

　　“最近我们在北京做了一个参考平台，但在与笔记本连接时，很多接口速度却不够，”ADI亚太区医疗事业资深业务经理周文胜不无感慨地告诉EEWORLD。

　　如果必须隔离一个与PC机连接的设备，人们很自然地会选择USB接口。尤其对于全球数亿人口的健康维护来说，针对病人监护、疾病管理、卫生与健康，以及药物发放的设备是必不可少的，因此对支持USB的保健护理设备的需求也在不断增长。

尽管，70年代发展起来的光耦合器因其具有信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高等诸多优点，在当今USB隔离市场占据不小的份额，但是，无限增加的设计复杂度、对更多IC的需求以及随之带来的成本提升缺点，都影响着USB隔离方面的设计。

　　磁耦PK光耦

　　变压器、耦合电容器、光耦合器以及iCoupler隔离器——都提供电流隔离的典型方法，它们能阻断两点之间的电流，同时允许数据顺利通过。所谓“隔离”是用来保护设备以防由电源浪涌或接地环路引起的高电压或电流。被长电缆分开的系统地线因为不是处于相等的电位，所以地电流会在这两个系统之间流动。如果不采用隔离，上述电流会引入噪声，降低测量质量，甚至毁坏系统元件。

　　其中，光耦是应用范围较广的产品，它以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。

　　但是，也恰恰由于电-光-电的转换具有一定比率，而这种比率会随着温度的变化而变化。同时，LED本身也会随着温度和时间漂移，因而对环境的要求比较严苛，可靠性有待提高。

　　与之相比，2001年ADI推出的iCoupler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。通过采用晶圆级工艺直接在芯片上制作变压器，iCoupler可以在低成本条件下实现多通道及其它半导体功能集成。iCoupler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。金层下有一个耐高压的聚酰亚胺层，将顶部的变压器线圈和底部线圈隔离开来。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。

　　传统设计之痛

　　当然，最最简单的方案莫过于不隔离，即USB外设与USB Host直接通过电缆连接。但是，在工业过程控制、稳压电源和计算机之间点对点通信等应用中。互连系统中的各子系统通常都有自己的电源，而且往往相距很远，所以通常都需要采用电流隔离不形成接地环路，保护系统免遭瞬态高电压损坏，而且降低了信号失真，也保护了人身安全。也恰恰是基于这样保护和安全考虑，越来越多的应用需要强制隔离，特别是医疗和工业设计应用往往具有很严格的技术规范，需要强制隔离。

　　一种方式可以将高成本的隔离解决方案嵌入到外设中，这种隔离方法没法在USB SIE上实现，需要使用专门的设计技术和可用的端口实现隔离，这样的方式无形中增加了整个系统的成本。此外，还可以将隔离放在USB隔离模块或者连接线上，即外设和Host之间的连接通过某种嵌入式特殊隔离模块的连接线实现。然而，此类连接线往往需要通过ASIC或者一堆器件搭建起来，“成本往往是几百元甚至上千元，”周文胜告诉EEWORLD。体积大、成本高，也决定了这种方案实施的难度。

　　“传统USB隔离方案需要一个收发器将USB的双向差分信号转换成更兼容传统分立隔离器的信号，这种收发器成本高且占用较大的空间，”ADI公司隔离产品部产品线总监Ronn Kliger表示，“ADI的新型USB隔离器可以替代昂贵、耗时的传统USB隔离方案，在一个IC内实现了所有USB信号处理和隔离功能。”

[page]

　　作为首款单封装USB隔离器，ADuM4160取代了复杂的板级解决方案，在尺寸和成本都得以减小的同时，功耗和散热性能都极大了得到了提高。

　　“医疗设计一般采用隔离的RS-232或以太网连接，这些连接限制了数据传送速率，不支持即插即用功能，并且占用过多的空间，”ADI公司医疗保健部总监Patrick O’Doherty表示。

　　ADuM4160 USB隔离器采用ADI的iCoupler数字隔离技术（基于跃迁的隔离），可提供有效值为5kV的医用等级的隔离、上游短路保护和完全隔离的1.5Mbps和12Mbps数据速率。该器件符合USB 2.0标准，能以远低于目前数据隔离方案的成本和复杂度实现完全隔离的USB功能。此外，ADuM4160采用外部提供的5V USB电源供电，或由系统利用内部稳压器提供的3.3V电源工作。同时还提供上拉电阻的隔离控制，使外设能够控制连接时序。它在空闲状态下的电流低至2mA（最大值），无需挂起状态。

　　这个单封装、双向且专门应用于USB的隔离器，主要瞄准医疗应用，对ADI而言，是“史无前例”的，从2001年至今，已经有超过2.5亿个通道采用iCoupler技术。然而，光耦似乎也不示弱，新型光耦合器不断涌现，其应用范围已扩展到计测仪器，精密仪器，工业用电子仪器，计算机及其外部设备、通信机、信号机和道路情报系统等领域。磁耦无疑是极具竞争力的，然而如果提及取代，尚需时日。

编辑：汤宏琳引用地址：http://news.eeworld.com.cn/medical_electronics/2009/0524/article_691.html

USB隔离市场，光耦产品过时了？光耦 or磁耦：即数字隔离芯片ADuM4160相关推荐

关于高速光耦6n137的使用总结_今天用ADUM1201数字隔离器件和高速光耦6N137对8M的信号进行隔离输出...
今天用ADUM1201数字隔离器件和高速光耦6N137对8M的信号进行隔离输出,使用后简单总结一下: 一.从总体的效果看,ADUM1201输出信号很好,而且接法很简单: 二.ADUM1201是电压型器 ...
东芝TLP5772光耦与SLM346兼容光耦的单通道隔离驱动器比较
东芝TLP5772光耦与SLM346兼容光耦的单通道隔离驱动器比较一般描述: SLM346是一款光兼容单通道,隔离栅驱动器,用于IGBT.MOSFET和2.5A源和2.5A汇峰值输出电流和5kVRM ...
技能梳理32@电源防反接电路+光耦隔离电路+串口磁耦隔离电路
电源防反接电路 CN2是个防反接插座: F1是个自恢复保险丝: MB6S是个整流桥电路,主要是这个模块实现的防反接效果: SPX3819是个电平转换模块,封装挺小的:LDO-EN是用来控制SPX381 ...
全球与中国便携式USB摄像机市场现状及未来发展趋势（2022）
根据QYR(恒州博智)的统计及预测,2021年全球便携式USB摄像机市场销售额达到了亿美元,预计2028年将达到亿美元,年复合增长率(CAGR)为 %(2022-2028).地区层面来看,中国市场 ...
光耦，磁耦，容耦的区别
隔离方案是有3种,分别为光耦,磁耦,还有容耦.光耦是采用光-电-光的传输方式来进行信号的传输:磁耦是通过磁场进行能量传递将信号进行隔离传输:容耦是采用高频信号调制解调将输入信号通过电容隔离之后传输出去 ...
密封USB连接器-市场现状及未来发展趋势
根据QYR(恒州博智)的统计及预测,2021年全球密封USB连接器市场销售额达到了亿美元,预计2028年将达到亿美元,年复合增长率(CAGR)为 %(2022-2028).地区层面来看,中国市场在 ...
调研分析-全球与中国可堆叠USB连接器市场现状及未来发展趋势
根据QYR(恒州博智)的统计及预测,2021年全球可堆叠USB连接器市场销售额达到了亿美元,预计2028年将达到亿美元,年复合增长率(CAGR)为 %(2022-2028).地区层面来看,中国市场 ...
2021-2027全球与中国C型USB充电器市场现状及未来发展趋势
本报告研究全球与中国市场C型USB充电器的产能.产量.销量.销售额.价格及未来趋势.重点分析全球与中国市场的主要厂商产品特点.产品规格.价格.销量.销售收入及全球和中国市场主要生产商的市场份额.历史数 ...
安索夫矩阵分析市场和产品策略
1975年,策略管理之父安索夫(Igor Ansoff)博士提出安索夫矩阵.通过市场和产品两个维度,区分出: 1)老产品.老市场: 2)新产品.老市场: 3)老产品.新市场: 4)新产品.新市场四个象 ...

USB隔离市场，光耦产品过时了？光耦 or磁耦：即数字隔离芯片ADuM4160

USB隔离市场，光耦产品过时了？

USB隔离市场，光耦产品过时了？光耦 or磁耦：即数字隔离芯片ADuM4160相关推荐

最新文章

热门文章