工业设计在嘈杂的环境中执行复杂的控制和高功率传输。工业设计利用低压（3-5Vdc）数字嵌入式微控制器控制大功率驱动电路（24V），通过有线和无线操作员控制接口，在安全高效的系统中实现工业设备和机械的自动化。数字控制MCU电路运行变频驱动（VFD）的磁场定向控制（FOC）软件算法与逆变器电源电路接口，以控制多相VAC的电力输送，从而驱动感应电机。高电压危害下的操作员安全、共模系统接地回路以及电源开关EMI噪声下的5KV电路抗扰度是工业设计必须消除的具有挑战性的设计问题。这些只是工业控制和自动化系统设计师面临的复杂设计挑战中的一小部分。工业设计利用电气隔离组件来抑制和消除这些工业环境问题。隔离设计技术提供3种主要电路功能：高压安全–允许信号在GND1和GND2之间通过非常高的共模电压传输。电平转换–在不同大小的电压电源之间，如24V至5V或2.7V至5V。降噪–隔离器可防止来自一个电路的接地噪声污染相邻电路中的测量值。隔离元件技术有以下几种形式：变压器（电流）、光耦（光波）和电容（CMOS半导体）。将控制系统的低压电路与传感器和致动器部分的潜在危险高压隔离的一种方法是使用数字隔离器。数字隔离器采用单通道、双通道或四通道形式，利用3V或5V逻辑开关阈值，以高达Mbps的数据速率隔离数字单端数据线。本文将重点介绍CMOS电容隔离器元件在工业电路中的应用。

CMOS电容隔离结构CMOS数字隔离器的基本工作原理类似于光耦继电器。在CMOS数字隔离器中，输出逻辑状态控制由是否存在高频（HF）载波而不是光耦合器中的光来确定。隔离器输出状态由输入逻辑电平或输入电流决定，类似于光耦。任何数字隔离器的核心都是能够安全承受施加的高压应力的隔离屏障。光耦隔离屏障依赖于物理间隙的组合（即通过绝缘体或DTI的距离）；绝缘用聚酰亚胺胶带、硅填料和塑料模化合物（见图1）。这种混合方法不仅使增加光耦集成变得困难，而且增加了制造复杂性，从而增加了成本和可靠性。国际标准规定了基于光耦DTI的隔离屏障要求。所有标准机构的试验均基于屏障耐受电压，无论装置的实施情况如何。CMOS结构和对设计的仔细

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