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基于Si827x的数字隔离解决方案

来源: Silicon Labs
2018-05-16
类别:工业控制
eye 432
文章创建人 拍明

      相关型号供应:

      Si827x:型号    品牌:Silicon Labs

  Si827x Isolated Gate Drivers

  The Silicon Labs Si827x provides options for either a single driver or a combination of two 4 A isolated drivers in a single package for isolated gate drive applications. The Si827x, with its high performance noise immunity, eliminates the risk posed by faster switching speeds. The high noise transients generated by the faster switching will not affect signal integrity through the driver, thereby eliminating the risk of loss of modulation. The ultra-high latch-up spec of 400 kV/µs makes the Si827x extremely robust and will prevent permanent latch-up damage. 

  The Si827x has an EN (active high) instead of the usual DIS (active low) pin, UVLO fault protection, a de-glitch feature for filtering noisy inputs and highly precise dead time (DT pin) programmability. With this feature, users can precisely control the “dead time” between the two drivers switching to optimize system efficiency and safety. The drivers operate with a wide range of 2.5 V - 5.5 V input VDD and a maximum drive supply voltage of 30 V.  

  The lower VDDI voltage capability of 2.5 V lets users design with a low voltage power supply consuming less power, increasing system efficiency, and providing compatibility with low power MCUs. The isolation is based on the Silicon Labs proprietary capacitive coupled technology, which offers low EMI emissions, long lifetimes, fast and accurate timing specs, and a wide temperature range of -40°C to +125°C. Devices are offered in a choice of compact packages, including NB SOIC (8 and 16 pin) and a compact 5 x 5 mm LGA. 

  在电子设备行业中,隔离器(Isolator)是维持设备正常运行并保护其使用安全相当关键的半导体元器件,因此在市场需求一直稳定成长。近来,随著愈来愈多的电动汽车、工业、电机控制及光伏太阳能系统设计需求涌现,隔离器市场也受到新一波需求的激励,并开始加速转向采纳成本更低、尺寸更小、性能更高,功耗更低而且隔离电路更可靠的数字隔离器解决方案,以取代传统基于模拟架构的光电耦合器隔离产品。

  无庸置疑,数字隔离器将成为隔离市场新的技术发展指标,面像此一新趋势,芯科科技(Silicon Labs)已推出广泛的CMOS数字隔离器产品组合,并于近期针对隔离市场发展趋势进行深入分析。

  据市场调查机构的研究指出,隔离器市场在每年均稳健成长,预估2016年可望达到16亿美元的产值,其中尤以汽车、光伏太阳能和工业应用领域所带动的隔离元器件需求成长最为猛烈,将分别增长109%、62%和52%。随著隔离器市场需求逐渐扩大,以及相关终端设备的设计演进,隔离器技术也开始吹响革命的号角,未来将逐渐从传统的光电耦合器转移至数字化CMOS化隔离器解决方案,以提供更完善的功能和利用价值。

  芯科科技(Silicon Labs)模拟、电源及传感器副总裁及总经理RossSabolcik表示,相较于光电耦合器,数字隔离器拥有许多优势,包括更低的噪声和电磁干扰(EMI)、更高的安全性和更长的使用寿命,加上其更容易集成外设元件,将可大幅缩减系统占位空间和物料清单成本。也因此,预估未来几年数字隔离器的市场增长速度将明显超越整体隔离市场,成长力度可以达到三倍以上。

Silicon Labs模拟、电源及传感器副总裁及总经理RossSabolcik

  图1:Silicon Labs模拟、电源及传感器副总裁及总经理RossSabolcik

  Ross Sabolcik进一步指出,电动汽车、工控和光伏太阳能系统可望成为率先采纳数字隔离器的应用先驱。因为这些系统对体积、转换效能、成本和高可靠度的要求愈来愈严苛,导致传统光电耦合器的性能逐渐不敷应用需求,目前可以看到一些行业内的领先制造商都开始将目光投向数字隔离器,以符合产品设计的演进趋势。

  为了迎合市场需求,Silicon Labs已提供广泛的数字隔离产品阵容,包括新型Si827x ISOdriver系列产品,其提供了栅极驱动器市场中最高抗扰能力。领先的共模瞬变抗扰能力(CMTI)使得Si827x驱动器非常适用于具有快速开关和潜在噪声的电源系统。目标应用包括服务器、计算机和基站的电源、太阳能逆变器和微型逆变器、D类放大器、马达控制器、电动/混合动力汽车(EV/HEV)的充电器等。

新型Si827x ISOdriver系列产品

  图2:新型Si827x ISOdriver系列产品

  新型的Si86xxxT系列多通道数字隔离器以专有的电容隔离技术为基础,可实现低传播延时和偏移、低辐射、高抗扰度、高可靠性以及较长寿命,其高电压隔离屏障经增强可安全耐受10kV的电涌。所有产品均可与 Silicon Labs 的 Si86xx 产品以及目前市面上的其他数字隔离器产品引脚兼容。此外,Si88xx为信号和电源隔离而集成的产品为设计人员提供了一个完整的解决方案。Si88xx 拥有多达四个高速数字隔离通道,这四个通道与一个修改的回程拓扑直流对直流转换器集成在一起。直流对直流转换器与外部变压器一起工作,转换器效率高达 83%。

相较于传统光电耦合器,数字隔离器集成度更高、功能更强大

  图3:相较于传统光电耦合器,数字隔离器集成度更高、功能更强大

  Ross Sabolcik强调,Silicon Labs较早投入数字隔离器市场进行布局,且产品性能也较市面上同及产品更具优势,包括业内最低的噪声及最高的外设集成度,同时也已取得汽车行业必备的AEC-Q100安全认证,可帮助制造商快速转换至数字化的隔离设计。

  隔离变送器是将交直流电压、电流、频率、热电阻等信号按线性比例转换成互相电隔离的电压、电流信号或数字编码信号的测量装置。后者也称数字变送器。

  隔离变送模块主要应用于高共模电压环境下的信号变送,对被测对象和数据采集系统予以隔离,从而提高共模抑制比,同时保护电子仪器设备和人身安全。在测量设备、医疗电子设备、电力设备等方面被广泛应用。

  按照隔离变送器输出信号类型,可以分为模拟量输出隔离变送器和数字量输出隔离变送器。前者一般简称隔离变送器,而后者习惯称为数字变送器。

  数字信号具有较强的抗干扰能力,并且只要数字编码不发生错乱,传输环节不会引入误差和衰减。数字信号采用光纤传输,可以有效避免各种电磁干扰,并且光纤具有良好的电气隔离作用,因此,数字变送器适用于各种复杂电磁环境。

  工业信号为什么要隔离?由于工业现场的环境条件是很复杂的,各种干扰(天体放电干扰、电晕电火花放电干扰、电气设备频率干扰、感应干扰)通过不同的耦合方式(电容耦合、电磁耦合、共阻抗耦合、漏电流耦合)进入测量系统,使测量结果偏离准确值,严重时会让测量系统不能工作,因此要对工业信号进行干扰抑制,也就是采取隔离措施,隔离器就派上用场了。

  隔离

  隔离就是破坏干扰途径、切断干扰耦合通道,从而达到抑制干扰的一种技术措施。常用的隔离方法有:电磁隔离、调制隔离、光电隔离。

  变换

  将一种形式的信号转换成另一种形式的信号。

  a、将各种物理量转换成标准的工业控制信号:比如温度信号转换成4-20mA信号,交流800V电压信号转换成0-10V信号、直流1A电流信号转换成0-5V信号等

  b、标准信号转换:比如4-20mA转1-5V

  放大与远传

  将一些微弱的毫伏级信号放大成易处理的标准信号,将易受干扰的电压信号转换成电流信号,并将信号远传,像4-20mA信号可以传1000米。

  保安

  加设隔离变送器可以保护上位重要控制器件的安全,比如PLC、工控机、采集卡、仪表等,隔离器以“自毁”的方式保护其他器件的安全,不安全信号先把隔离器烧坏,隔离器烧坏后信号通路被切断,其他器件得以保安。




责任编辑:Davia

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