数字隔离技术：将安全性和数据完整性贯穿始终

Jen Lloyd,  ADI公司 精密技术与平台副总裁

在电气化和数字化程度日益提高的今天，保护人员、贵重资产和关键数据免受高压和其他干扰影响，比以往任何时候都更加重要。数字隔离技术可以解决这一挑战。随着工厂自动化、电动汽车和先进的数字医疗设备快速升级，值得信赖的安全性和数据完整性变得至关重要。

随着高性能和敏感型电子系统越来越多地应用，每次设计时都必须考虑数字隔离。数字隔离技术提供一个电气屏障，保护数据免受破坏性的电磁干扰(EMI)影响，并在高压与人员、设备和数据之间形成安全边界。许多应用都需要采用这种隔离技术，包括医疗设备、电动汽车和工业设备。这种隔离边界让工程师可以放心地开展设计，知道应用能够满足功能性和安全性目标。

数字隔离技术是每次设计时都必须包含的必要元素。

数字隔离技术提供一个电气屏障，保护数据免受破坏性的电磁干扰影响，并在高压与人员、资产和数字之间形成安全边界。

从医疗器械到生命体征监测再到除颤设备，数字医疗技术正在呈指数发展。随着这种发展，测量变得更加精密，同时也需要采用数字隔离技术来保护这些测量和实施测量的人员免受高压和电磁干扰影响。在不受高压和电磁干扰影响的情况下妥善传输这些测量结果可以让数据保持更高的完整性。更高质量的数据可以带来更准确的诊断、更出色的洞察，最终转化为更佳的治疗效果。

数字隔离技术提供很高的抗RF干扰能力，确保医疗系统中使用的这些关键医疗数据能够准确反映患者的健康状况。

电子医疗设备易受静电放电(ESD)影响，导致设备不可靠，在某些情况下变得不安全。1

该技术在确保医疗数据为医生提供准确洞察方面发挥着重要作用。它可以帮助医生“首先不伤害”患者，让技术人员能够安全操作高压诊断系统。

在未来，千兆隔离将支持实现更高的图像质量和更快的测试时间。它将为患者提供侵扰程度更低的测试，以及更灵活的测试地点/系统设计选择，从而实现更高质量的诊断。

现代化工厂已通过数字化转型实现变革，利用全厂范围内的准确数据来推动做出更加明智的决策，从而提高自动化、灵活性和定制程度来满足新的需求。制造商需要全面掌握这些昂贵生产线的健康状况。为了确保实现稳定、可靠、长久的运行寿命，用来计划停机和实施预测性维护的机器健康数据的完整性至关重要。这种业务关键型数据必须完好无损地到达其目的地。数字隔离技术是这类系统的关键组成部分，能够带来出色的抗扰度，确保数据通信可靠稳定，从而实现准确、可靠的系统运行和较长的运行时间。

先进的千兆隔离支持在模拟前端和处理节点之间更快地分配更大批量的数据，增强了在恶劣工业环境下的抗干扰能力。

此外，数字隔离技术可以确保这些工业环境下的人员安全。技术进步让机器人和协作机器人能与人员一起在厂区内工作，但这些机器很多都需要采用先进的隔离技术，以确保周围人员的安全。这些设备采用非常先进的传感解决方案来可靠地发送和接收数据，所以，机器人/协作机器人会按照可预测的方式移动，让周围的工人保持高度安全。

随着世界对电气化的依赖程度越来越高，风能和太阳能等可再生能源的部署速度加快，且不断创新，以提升性能。这些可再生能源不断与新推出的储能和电池技术融合，消除了太阳能和风能所面临的日/夜变化或风力时有时无的挑战。随着太阳能光伏发电中使用的反相器功率密度不断增加，以及对储能平衡的需求，这一代太阳能发电要求对这类系统的所有元件实施密集监控。隔离技术提供安全、可靠且耐久的解决方案，用于实现通信接口和功率转换控制。

将隔离技术嵌入栅极驱动器技术（由新型宽带隙材料推动，包括碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)），是可再生能源应用和相关电池储能应用实现功率转换的关键构建模块。要利用这些间歇性能源为我们的家庭供电，以及更快地为电动汽车充电，同时延长充电的间隔时间，电池储能技术是关键所在。

基本形式的数字隔离技术在我们使用电动汽车时保护我们的人身安全，让我们在为减少有害气体排放而感到开心的同时，确保我们能够安全驾驶电动汽车并为它们充电。

如今，我们的电气化和自动化数字未来比以往任何时候都更需要更高级别的安全性和数据完整性，以保护作为其核心的日益复杂且敏感的电子产品。数字隔离技术保护人员和资产免受高压影响，并保护关键数据免受破坏性电子干扰影响。

1 Mehdi Kohani 和 Michael Pecht。静电引起的医疗设备故障：对10年FDA报告的大数据分析。电气和电子工程师协会，2018年3月9日。

2 Richard Strube。电子行业中的静电放电(ESD)挑战。美国环球仪器公司(Universal Instruments)，2015年7月6日。

3 Erik Johnson。电动汽车电池系统简介。All About Circuits，2019年7月31日

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