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为什么说数字隔离芯片取代光耦是必然趋势

2019-09-11 16:27:41
    电气隔离(Galvanicisolation)是指在电路中避免电流直接从某一区域流到另外一区域的方式,也就是在两个区域间不建立电流直接流动的路径。虽然电流无法直接流过,但能量或是信息仍可以经由其他方式传递,例如电容、电感或电磁波,或是利用光学、声学或是机械的方式进行。
   隔离器的诞生与发展一直都是伴随着电力工业的发展进程。隔离器诞生缘于工业现场噪声和高低频脉冲信号干扰的滤除和对控制系统的隔离保护,以保证信号输出的准确、稳定和可靠,后来信号变送和提高负载能力的设计也增加进来。
    最初,隔离器大多采用光耦隔离器,而随着CMOS工艺的不断进步,数字隔离技术开始大步前进,并逐步被市场所认可,其高可靠性和高速性,远超传统光耦技术的极限。
哪些应用要用到隔离?
谈到隔离的应用领域,首先看一下隔离的作用,主要有以下三点:
•保护操作人员和低压电路免受高压影响
•处理通信子系统之间的接地电位差
•提高抗噪能力
    正因如此,隔离被广泛应用在工业和汽车中,以确保信号在不同电压层级传导中的安全和可靠。
    比如工厂自动化中PLC的工作信号和通信传输电压都是24V,而系统核心电子元件基本都为5V,这时候需要隔离器件以保证24V-5V的安全;电网上则是更高的高压与低压传输;对于电机驱动,控制板和马达距离往往会很远,需要较长的通信电缆连接,电缆会和参考电平地线形成回路,从而带来噪音,需要通过隔离切断地线回路,从而消除噪声干扰;对于楼宇自动化、工业运输等方面,也都需要总线隔离技术。对于汽车来说,以前汽车都是采用传统的12V电路,而随着新能源技术的兴起,出现了48V、400V甚至800V的电压,为了通信可靠,驾驶安全,也对隔离技术有了越来越多的需求。
    目前市场上的隔离技术有几种,包括光耦、变压器隔离或者电容隔离。但二氧化硅是拥有最高介电强度的聚合物,同时二氧化硅的寿命,稳定性,抗温湿环境等方面,均好于其他所有竞争者。
     数字隔离芯片采用容耦技术,隔离耐压值可达到7kV,芯片内部采用OOK调制编码,拥有较强的抗共模噪声能力,CMTI指标达150kvrms。针对于新能源汽车对于时序的精准要求,数字隔离芯片能够达到传播延时小于10ns,通道之间的匹配小于5ns,另外数字隔离芯片具有优异的EMC性能以及满足车规要求的工作温度范围。
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