Dijital izolatörler

20. yüzyılın son yıllarında, bir sinyalin aktarılmasında kapasitif veya indüktif (manyetik) kuplajdan faydalanan dijital CMOS tabanlı izolatörler ortaya çıktı. Bunlar günümüzün bant genişliği ve enerjiye aç dünyası için uygun cihazlardır. Yalıtımın vazgeçilmez olduğu alanlar, endüstriyel otomasyon, üretim kontrol, programlanabilir mantık denetleyicileri (PLC) ya da proses kontrolü, sürücü ve kesintisiz güç kaynakları (UPS) dır. 

Dijital izolatörler opto-kuplörlerden daha üstün özelliklere sahiptir. 

Şekil 1: CMOS temelli ve kapasitif olarak bağlanmış (akuple olmuş ) bir dijital izolatörün blok diyagramı

Örnek olarak endüstriyel otomasyonda , düşük işaret eğimi, bozulmalara karşı yüksek bağışıklık, yüksek sıcaklıklardaki operasyonel bütünlük ve düşük saçılma parametreleri CMOS yalıtıcıları iyi bir seçim haline getirmektedir. Ayrıca, büyük bir ağ meydana getiren ve veriyle işleyen dünyamızı yöneten sunucularda kullanıma uygun olduğu gibi, cep telefonlarına ait baz istasyonlarının galvanik olarak yalıtılmış anahtarlama güç kaynaklarında da kullanılabilmektedir. 

Aslında, güç kaynağı üreticileri dijital izolatörleri çok eskilerde kullanmaya başlamıştı. Bu , hem sunucuların hem de mobil baz istasyonlarının anahtarlamalı güç kaynaklarındaki enerji yoğunluğunun artması sonucu oldu. Yine, daha yüksek verimlilikle enerji tasarrufu önlemleri alabilmek adına küresel şirketler de dijital izolatörlerin piyasaya girişini artırdı. Daha yüksek verim daha az atık ısının oluşması ile sonuçlanır. Bu da genel olarak sistemin daha küçük olabileceği anlamına gelir, çünkü neticede ya hiç soğutucu kullanılmaz ya da daha küçük soğutucular kullanılır.. 

Bununla birlikte, CMOS tabanlı dijital izolatörlerin en büyük etkisi, zamanlama özelliklerinde yatmaktadır, çünkü optokuplörler ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek anahtarlama frekansları elde edebilirler (Şekil 2).

Dijital izolatörün röntgenle elde edilmiş görüntüsü

 Bu, anahtarlamalı güç kaynağı üreticilerinin, akım konvertörlerine ait kontrol devrelerinin zamanlamasını daha doğru bir şekilde belirleyebilmelerini ve böylece verimliliğin daha da artmasını mümkün kılmıştır. Zamanlama parametreleri – yayılma gecikmeleri, darbe genişlik distorsiyonu veya sinyal kayması, ortak mod geçici rejim durumlarına (CMTI) bağışıklık , ve düşük parametre dağılımı dahil - hepsi önemli ölçüde optokuplörlerden daha iyidir. CMTI, parazit bastırmayla birlikte daha önemli hale gelmektedir. İzolatörün her iki tarafındaki her iki gerilim sahası boyunca meydana gelen gerilim yetişme oranı (slew rate) , bu değeri belirler - mikrosaniyede kilovolt cinsinden ifade edilir (kV / μs).