1 はじめに

電気的絶縁とは、システム内の 2 つの部分の間で望ましくない直流 (DC) と交流 (AC) を防止しながら、これら 2 つの部品の間で信号と電力の伝送を可能にする手段です。電気的安全性のための幅広いアプリケーションと、故障状態での敏感な回路の保護、高電圧から人間のオペレータや低電圧回路を保護し、ノイズ耐性を向上させ、通信回路間のグランド電位差に安全に耐えるために、信号と電源の絶縁が必要です。

フォトカプラには、オプトカプラ、光アイソレータ、光学アイソレータという別の呼び名もありますが、システムの信号伝達とガルバニック絶縁を両立しようとするための一般的な設計として、ほとんどの設計者に認識されています。フォトカプラは半導体業界で最初に導入されたアイソレータの 1 つであり、1970 年代以来およそ採用されてきたので、フォトカプラは現在も、大半の産業用最終製品で基本絶縁と強化絶縁の両方において重要な役割を演じてきました。フォトカプラ テクノロジーは過去 50 年にわたって大幅な進歩が遂げられてきましたが、電気的特性、高電圧に対する信頼性、追加のシステム機能を統合する能力において、さらなる進歩が制限されているように思えます。この問題により、急速に進化するシステム ニーズに対応するための代替設計を探している設計者に残されています。ここ数十年のうちに半導体技術の進歩に伴い、静電容量性絶縁や磁気式絶縁など、他の多くの絶縁技術が採用されています。これらの技術は、フォトカプラと同様の機能を実現し、全体的なパフォーマンスが優れている他の絶縁技術が数多く登場しています。競合技術の中には、TI の二酸化ケイ素 (SiO₂) ベースのデジタル絶縁テクノロジーがあります。TI は 2000 年代前半から、この技術の改善と投資を行ってきました。以前は、デジタル アイソレータ製品の膨大なポートフォリオの設計と成長にこの技術が使用されていました。デジタル アイソレータとフォトカプラはどちらも絶縁型ですが (たとえば、信号通信を許可しながら、高電圧ループやブレーク グランド ループをブロックするため) 、2 種類のアイソレータには、システム設計エンジニアが考慮する必要のある大きな違いがあります。