1 簡介

在需要通過電隔離實現電路兩部分電氣隔離的系統中，隔離式放大器是不可或缺的核心構建塊。需要電隔離的典型系統包括高壓 DC/DC 轉換器、電機驅動器、混合動力電動汽車 (HEV) 和純電動汽車 (EV) 牽引逆變器等。隔離放大器最常見的應用是檢測電流或電壓，并將該信息跨越電隔離屏障傳輸至控制器。隔離式放大器的功能與 Δ-Σ 調制器相似；但二者的輸出形式不同，隔離式放大器輸出模擬信號，而調制器輸出數字信號。模擬輸出特性為許多系統及工程師帶來便利，讓系統實現與測試流程更易理解，并且無需微控制器 (MCU) 輔助即可工作。

通常，隔離式放大器的輸出端與 SAR ADC 相連。

SAR ADC 是 MCU 中最常見的類型。分辨率范圍從低成本的 10 位到高端微控制器的 16 位。該實現方案的關鍵問題在于：在數據采集過程中，SAR ADC 的采樣保持 (S/H) 電路會暫時干擾模擬信號鏈的正常工作。MCU 具備多個模擬輸入通道，但僅集成 1 個、2 個或 3 個 ADC 塊。因此，多個模擬輸入通道需通過模擬多路復用器來共享 ADC。多路復用系統增加了設計難度，原因是 C_SH 電容器通常不會復位，因此會留存前一通道的狀態信息。圖 1-1 舉例展示了一個簡化示意圖。

模擬放大器有兩種可能的輸出類型。

差分輸出 (圖 1-2) 是一種首選方案，適用于隔離式放大器與 ADC 之間物理距離較長或需要經過連接器的系統。傳遞給控制器的信息是兩個互補輸出之間的電壓差，而不是相對于公共接地的絕對值。因此，這種輸出能夠有效抑制可能進入 ADC 與隔離式放大器之間電路的共模噪聲。缺點是，許多 ADC 無法直接與差動信號配合工作。在這種情況下，會在靠近 ADC 的位置進行差動到單端的轉換。差分放大器會將信號轉換給 ADC，但同時會引入額外的測量誤差，并增加系統的復雜性。

單端輸出 (圖 1-3) 可以直接與 ADC 接口連接，而不需要差分放大器。通常，該器件具有一個基準電壓輸入 (REFIN)，用于為輸出 (OUT) 添加失調電壓或設置增益。該方案更易實現，但無法抑制共模噪聲。因此，這種類型的輸出是首選設計，適用于 ADC 與隔離式放大器之間距離相對較短 (<10cm) 的情況，或能夠接受由共模噪聲帶來的性能下降的情況。

對于上述兩種輸出類型，工程師均需深入理解采樣過程的工作原理，以避免信號鏈的交流和直流性能損失。