德州儀器(TI)推出全新半導體訊號隔離光電模擬器(Opto-emulator)產品組合，改以二氧化矽(SiO2)作為隔離層，相較傳統採用LED的光耦合器(Optocoupler)，能夠提升訊號完整性、降低功率消耗並延長使用壽命，適用於高電壓工業和汽車應用。
德州儀器資深應用工程師陳昭甫表示，隨著工業和汽車領域持續演進，傳統裝置迎來電氣化趨勢，電動車等應用也帶來對於高電壓快充的需求。高電壓隔離肩負維護系統安全的重責大任，也需要跟隨應用轉變和安規要求同步升級。為此，德州儀器推出全新光電模擬器，能夠與業界常見的光耦合器針腳對針腳相容，發揮SiO2型隔離技術的獨特優勢。
圖1 傳統光耦合器(左)和TI光電模擬器(右) (圖片來源：德州儀器)
過去，工程師大多採用整合LED的光耦合器來隔離訊號(圖1左)，然而，傳統光耦合器需要為LED難以避免的老化效應進行補償，因此在設計生命週期期間需要額外的正向電流(IF)，增加能源消耗；此外，光偶合器也將面對光衰問題，因此通常會限縮其運作溫度範圍，以延長元件的使用壽命，可能無法因應工作環境越來越嚴苛的工業及汽車應用需求。
德州儀器光電模擬器採用SiO2作為隔離層(圖1右)，具有500VRMS/µm高介電強度，相較傳統光耦合器採用的絕緣材質，介電強度顯著提高，適用於高電壓應用(表1)。光電模擬器在發射和接收電路上模擬傳統光耦合器的功能行為，無須整合LED，因此能夠大幅降低正向電流及供應電流，可將功耗降低80%。此外，該產品組合的工作溫度範圍達-55~125°C，並可保護終端產品長達40年以上。
表1 不同絕緣材質的介電強度 (圖片來源：德州儀器)
陳昭甫表示，德州儀器自2000年代初期投資發展SiO2數位隔離技術，現在將SiO2隔離技術納入高電壓隔離元件，已具有工業規格產品，並預計將於2024年推出車用版本的光電模擬器產品。全新光電模擬器產品組合有助工程師解鎖高電壓技術潛力，在工業及汽車領域的電氣化趨勢下，設計出安全可靠的產品應用。