數(shù)字電容隔離器的應(yīng)用環(huán)境通常包括一些大型電動馬達、發(fā)電機以及其他產(chǎn)生強電磁場的設(shè)備。暴露在這些磁場中，可引起潛在的數(shù)據(jù)損壞問題，因為電勢(EMF， 即這些磁場形成的電壓)會干擾數(shù)據(jù)信號傳輸。由于存在這種潛在威脅，因此許多數(shù)字隔離器用戶都要求隔離器具備高磁場抗擾度 (MFI)。許多數(shù)字隔離器技術(shù)都聲稱具有高 MFI，但電容隔離器卻因其設(shè)計和內(nèi)部結(jié)構(gòu)擁有幾乎無窮大的　MFI。本文將對其設(shè)計進行詳細的介紹。

　　基本物理定則

　　諸如電動機的電源線等帶電導(dǎo)體，其周圍便是一個由流經(jīng)它的電流形成的磁場。應(yīng)用右手定則(請參見圖 1)，我們很容易便可以確定該磁場的方向。該定則的內(nèi)容如下：用右手握住導(dǎo)體，然后拇指指向電流的方向，這時環(huán)繞導(dǎo)體的手指便指向磁場的方向。因此，磁通線的平面始終與電流垂直。

　　圖 1 顯示了 DC 電流的磁通密度 B。就 AC 電流而言，將右手定則用于兩個方向，磁場和 AC 電流都隨同一個頻率 f 而變化：B(f) ~ I(f)。磁場(或者更加精確的說法是磁通密度及其相應(yīng)磁場強度)隨導(dǎo)體中心軸距離的增加而減弱。這些關(guān)系可以表示為：

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　　以及

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　　其中，B 為以第平方米伏秒 (V?s/m2) 表示的磁通密度，μ0 為自由空間中的磁導(dǎo)率(計算方法為 4π × 10–7 V?s/A?m)，I 為以安培為單位的電流，r 為以米為單位的導(dǎo)體距離，而 H 為以安培每米 (A/m) 為單位的磁場強度。

　　圖1右手定則

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　　磁場線穿過附近導(dǎo)體環(huán)路時，它們會產(chǎn)生一個 EMF，其強度大小取決于環(huán)路面積和通量密度及磁場頻率：

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　　EMF 為以伏特為單位的電勢，f 為磁場頻率，而 A 為以平方米 (m2) 為單位的環(huán)路面積。

　　所有隔離器都有一定形狀或者形式的導(dǎo)電環(huán)路，以讓磁場線穿過并產(chǎn)生 EMF。如果強度足夠大，則這種疊加到信號電壓上的 EMF 就會導(dǎo)致錯誤數(shù)據(jù)傳輸。實際上，一些隔離技術(shù)對電磁干擾非常敏感。為了理解電容隔離器為什么不受磁場的影響，我們需要對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行研究。

　　電容隔離器的結(jié)構(gòu)

　　電容隔離器由兩塊硅芯片—一個發(fā)送器和一個接收機組成(請參見圖 2)。數(shù)據(jù)傳輸在由兩個電容構(gòu)成的差動隔離層之間進行，在每個電容的二氧化硅 (SiO2) 電介質(zhì)兩端都有一塊銅頂片和一個導(dǎo)電硅底片。發(fā)送器芯片的驅(qū)動器輸出通過一些接合線連接到接收機芯片上隔離電容的頂片。通過將電容的底片連接接收機輸入構(gòu)成了一個導(dǎo)電環(huán)路。圖 3 顯示了隔離層的等效電路結(jié)構(gòu)圖，并標示出了金接合線之間的環(huán)路區(qū)域。很明顯，穿過該環(huán)路的磁場將會產(chǎn)生一個 EMF，其表示下面 RC 網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓噪聲Vn1。我們常常碰到的第二種差動噪聲部分 Vn2，其產(chǎn)生原因是共模噪聲到差動噪聲的轉(zhuǎn)換。兩個噪聲分量共同組成了綜合噪聲 Vn。如果只考慮 EMF 的影響，則可以保守地將 Vn 一分為二：

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　　圖2電容隔離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化結(jié)構(gòu)圖

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