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國產(chǎn)數(shù)字隔離器
2023-03-27
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數(shù)字隔離器是在電氣隔離器條件下實現(xiàn)模擬信號傳輸?shù)难b置，作為提供電流隔離模擬信號路徑的基本功能。引入隔離不可避免地會帶來延遲、功耗、成本和尺寸的限制。數(shù)字隔離器的目的是在滿足安全規(guī)定的同時，盡量減少不良影響。目前，數(shù)字隔離器主要有三種類型：光耦隔離器、磁耦隔離器和容耦隔離器。
隔離器作為一種將輸入、輸出和工作電源隔離開來的模擬器件，經(jīng)常用于工業(yè)控制和汽車領(lǐng)域。隨著工業(yè)4.0和汽車電氣化的發(fā)展，對隔離器的需求質(zhì)量和數(shù)量不斷增加。國內(nèi)數(shù)字隔離器行業(yè)起步較晚，但在市場需求驅(qū)動、國內(nèi)替代需求強(qiáng)勁的背景下，模擬目標(biāo)市場也逐漸培育出生力量。
納芯微電子數(shù)字隔離器
基于第二代隔離Adaptive OOK的信號調(diào)制技術(shù)，納芯微數(shù)字隔離器性能指標(biāo)都被推向了新高度。
納芯微旗下NSi8xxxx作為高可靠性的數(shù)字隔離器，提供2kVrms、3kVrms、3.75kVrms和5kVrms多種絕緣耐壓，速率高達(dá)150Mbps。以NSi8210單通道數(shù)字隔離器為例，它就能覆蓋3.75kVrms，5kVrms。
（NSi8210，納芯微）
NSi8210的隔離耐壓5000Vrms，數(shù)據(jù)速率高達(dá)150Mbps，共模瞬變抗擾度高達(dá)200kV /μs。僅從這三項指標(biāo)就能看出，做為國內(nèi)首位量產(chǎn)數(shù)字隔離芯片的廠商，納芯微在數(shù)字隔離器上的技術(shù)實力。
除了高性能的技術(shù)指標(biāo)，NSi8210高系統(tǒng)級別的EMC性能提高了使用的可靠性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)了使用的可靠性。在實現(xiàn)如此高性能的同時，NSi8210的功耗也沒有很高，1.5mA / ch（1 Mbps）完全在可以接受的范圍內(nèi)。
值得一提的是，在多通道隔離器上納芯微目前已經(jīng)做到六通道，這也是國內(nèi)少有的。
中科格勵微數(shù)字隔離器
格勵微創(chuàng)新性的將MEMS與CMOS工藝深度融合，目前格勵微以數(shù)字隔離技術(shù)為核心，形成了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離器、隔離總線、隔離電源、隔離驅(qū)動、隔離運放等全系列產(chǎn)品。
格勵微的數(shù)字隔離器采用磁耦原理，基于硅片變壓器實現(xiàn)數(shù)字信號隔離傳輸。磁隔離器兩側(cè)分別供電，初級電路對輸入信號進(jìn)行高頻編碼，而后經(jīng)過硅片變壓器將編碼信號耦合至次級電路，通過解碼恢復(fù)出原始輸入信號。目前旗下產(chǎn)品做多能做到四隔離通道。
GL1400/GL1401/GL1402就是基于格勵微自主隔離技術(shù)研發(fā)的四通道數(shù)字磁隔離器。采用 2.7V 至5.5V 電源電壓工作，可實現(xiàn) 3V/5V 電平轉(zhuǎn)換。
（GL1400框圖，格勵微）
這個系列的數(shù)字隔離器可以承受2500V的隔離電壓，共模瞬變抗擾度可以做到大于 25KV/μs，脈寬失真小于2ns。數(shù)據(jù)速率也不低，可以達(dá)到90Mbps。在這些優(yōu)秀的性能之外，該系列器件還盡可能減少了能耗，5V下的最大電流不超過31mA（90Mbps），3.3V下的最大電流不超過20mA。
在這個系列基礎(chǔ)上的耐壓增強(qiáng)型四通道數(shù)字隔離器GL240x系列，介質(zhì)耐電壓可以承受5000V的隔離電壓，其他整體水平與上述參數(shù)接近。
榮湃半導(dǎo)體數(shù)字隔離器
榮湃半導(dǎo)體已經(jīng)上市的產(chǎn)品數(shù)字隔離器π1xxx和π2xxx系列產(chǎn)品性能優(yōu)異，極大地擴(kuò)大了隔離器的應(yīng)用范圍。基于榮湃半導(dǎo)體獨有的 iDivider 技術(shù)和成熟的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體 CMOS 工藝，系列數(shù)字隔離器整體性能表現(xiàn)優(yōu)異。iDivider 技術(shù)是榮湃半導(dǎo)體發(fā)明的數(shù)字隔離器技術(shù)—智能分壓技術(shù)。該技術(shù)利用電容分壓原理，在不需要調(diào)制和解調(diào)的情況下，實現(xiàn)電壓信號跨越隔離介質(zhì)精準(zhǔn)傳輸。
π110M30是榮湃半導(dǎo)體熱銷的隔離器型號，作為出色的10Mbps單通道數(shù)字隔離器，具有增強(qiáng)的ESD能力。該器件通過二氧化硅隔離層跨隔離柵傳輸數(shù)據(jù)。的任一邊電源電壓范圍為3.0V至5.5V，可提供3.3V 和 5V邏輯電壓轉(zhuǎn)換。
（π110M30應(yīng)用簡圖，榮湃半導(dǎo)體）
π110M30功耗極低，只有0.75mA/通道（1Mbps），最高速率達(dá)到10Mbps。共模瞬變抗擾度能做到75kV/μs以上，對輻射和傳導(dǎo)噪聲有極高的抗干擾能力。隔離電壓可承受 3000 V rms。
π2xxx系列里代表產(chǎn)品π221N31器件均為兼容I2C 接口的低功耗雙向隔離器。I2C隔離器輸入和輸出采用二氧化硅(SiO2)介質(zhì)隔離，可阻斷高電壓并防止噪聲電流進(jìn)入控制側(cè)，避免電路干擾和損壞敏感器件。π221N31可實現(xiàn) 3 kV rms 隔離耐壓等級和最高到2MHZ通訊速率。
共模瞬變抗擾度極高，大于120 kV/μs (典型值)。這一系列的超低功耗與高通訊速率，可應(yīng)用于電動及混合動力汽車。
目前國內(nèi)的優(yōu)質(zhì)數(shù)字隔離器廠商通過系列的技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品部分性能指標(biāo)上實現(xiàn)了與國外廠商的對標(biāo)，甚至做到了更優(yōu)。同時國內(nèi)廠商的也開始向高集成度發(fā)展，這也是目前數(shù)字隔離器領(lǐng)域的大趨勢。
