當(dāng)前位置:首頁 > 廠商動態(tài) > 英飛凌
[導(dǎo)讀]ISOFACE?數(shù)字隔離器是英飛凌產(chǎn)品組合中的新成員,借助英飛凌二十載隔離技術(shù)經(jīng)驗,提供完整的系統(tǒng)解決方案。

引言

在高壓應(yīng)用中,實現(xiàn)有效的電氣隔離至關(guān)重要,它可以避免多余的漏電流在系統(tǒng)中具有不同地電位(GPD)的兩個部分之間流動[1]。如圖1(左)所示,從輸入到輸出的DC返回電流可能導(dǎo)致兩個接地之間產(chǎn)生電位差,從而導(dǎo)致信號完整性降低、質(zhì)量下降。這就是隔離器(即隔離式柵極驅(qū)動器IC[2]或數(shù)字隔離器)的用武之地,如圖1(右)所示。隔離器通過阻止電路兩部分之間的DC和不受控的AC電流流動,僅允許通信信號和功率通過隔離屏障。此外,隔離器還為人與高壓系統(tǒng)的交互提供了必要的保護(hù),并提供了電平轉(zhuǎn)換功能,使不同電壓級別的系統(tǒng)之間可以互動。

圖1:系統(tǒng)兩部分之間的DC返回電流會產(chǎn)生多余的接地回路(左),而電氣隔離會通過斷開接地連接,來防止多余的接地回路(右)。

通常而言,隔離器大致可分為兩類:光隔離器和數(shù)字隔離器。

光隔離器,通常被稱為光耦,是一種模擬隔離產(chǎn)品,它利用光通過隔離屏障來傳輸信號。光隔離器因其問世早、價格具有競爭力,數(shù)十年來在業(yè)內(nèi)被廣為使用。然而,LED的開關(guān)速度將可實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率限制在了每秒幾兆位。此外,光隔離器還需要使用額外的板載電路元件,來提供適當(dāng)?shù)钠貌Ⅱ?qū)動集成式LED。這要占用額外的PCB面積,并增加了應(yīng)用的物料成本(BOM)。盡管現(xiàn)在的技術(shù)可以將外部偏置和驅(qū)動電路集成在一個封裝中,來最大限度地縮小PCB的尺寸、實現(xiàn)更高的速率,但這會大幅增加解決方案的成本。

另一方面,數(shù)字隔離器使用電容或電磁隔離技術(shù),來傳輸信號。這些技術(shù)大幅縮小了隔離元件的尺寸,同時實現(xiàn)了較長的使用壽命[3]。由于與光隔離器相比,數(shù)字隔離器具有如下優(yōu)勢,因此,近期已成為諸多應(yīng)用的首選:

?優(yōu)化系統(tǒng)BOM物料成本,縮小PCB面積

?準(zhǔn)確的時序特性,更低的功耗

?增強(qiáng)的共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)

?可靠的絕緣壽命,獲得了元件級標(biāo)準(zhǔn)IEC 60747-17的認(rèn)證

?集成更多功能,例如:輸入濾波器、收發(fā)器(例如:CAN, RS-485)、輸出使能選項

表1總結(jié)了光隔離器和數(shù)字隔離器之間的主要區(qū)別。

英飛凌第一代ISOFACE?數(shù)字隔離器2DIBx4xxF

為了滿足工業(yè)應(yīng)用日益增長的隔離需求,英飛凌發(fā)布了其第一代雙通道數(shù)字隔離器,兼具高堅固性、精確的延時性能與低功耗

這款新產(chǎn)品采用了英飛凌的無芯變壓器(CT)技術(shù)專利。這項創(chuàng)新技術(shù)利用半導(dǎo)體制造工藝,集成了一個片上變壓器,該變壓器包含金屬線圈,由二氧化硅絕緣屏障進(jìn)行隔離(如圖2所示)。這種方法可以通過耦合變壓器傳輸信號。

此外,該產(chǎn)品還集成了抖動濾波器、通信調(diào)制、看門狗和欠壓鎖定(UVLO)等功能,哪怕在存在嚴(yán)重的高壓和嘈雜的工業(yè)環(huán)境中,也能確保穩(wěn)健、安全的數(shù)據(jù)傳輸。

圖2:英飛凌ISOFACE?數(shù)字隔離器2DIBx4xxF使用的無芯變壓器的截面圖

不同產(chǎn)品型號具有不同的通道配置、失效安全默認(rèn)輸出狀態(tài),以及可變或固定的輸入閾值,詳見表2。

該雙通道數(shù)字隔離器系列通過了器件級UL-1577和IEC 60747-17(VDE 0884-17)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證,并且還具有系統(tǒng)認(rèn)證,例如:針對電信和服務(wù)器應(yīng)用的IEC 62368-1。其爬電距離和空間距離為4mm,非常適用于需要基本隔離的應(yīng)用,例如:低壓DC-DC塊、高邊浮動驅(qū)動器,以及隔離式UART/CAN通信。

表3總結(jié)了英飛凌ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器的特點(diǎn)以及為客戶帶來的優(yōu)勢

ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器的應(yīng)用示例

隔離式低壓DC-DC塊

低壓DC-DC電源模塊廣泛應(yīng)用于電信和服務(wù)器 開關(guān)模式電源(SMPS) ,旨在實現(xiàn)穩(wěn)定的12-VDC輸出[4]。為了滿足對更高功率密度、更強(qiáng)安全性,以及通信能力的日益增長的需求,800W以上的隔離式DC-DC模塊主要采用全橋到全橋(FB-FB)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由位于主電源變壓器次級側(cè)的數(shù)字控制器控制。為確保輸入到輸出的安全隔離,通常使用具有基本絕緣功能的數(shù)字隔離器,來傳輸PWM柵極控制信號。

以圖3為例,圖中顯示了英飛凌的隔離式1kW DC-DC模塊解決方案,它利用次級側(cè)XDP? XDPP1100數(shù)字功率控制器,來控制初級側(cè)全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PWM信號通過ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器2DIB0410F進(jìn)行傳輸。

電源轉(zhuǎn)換器的兩側(cè)均使用電平轉(zhuǎn)換EiceDRIVER? 2EDL802x柵極驅(qū)動器IC。數(shù)字隔離器的兩個通道傳輸互補(bǔ)的PWM信號,用于對全橋?qū)蔷€上不同橋臂的兩個OptiMOS?功率MOSFET進(jìn)行控制。不僅如此,ISOFACE? 2DIB0410F還提供一個固定的TTL輸入閾值,不受SMPS 應(yīng)用VDD電源線上的噪聲影響。默認(rèn)的低輸出狀態(tài)可確保當(dāng)數(shù)字隔離器的輸入側(cè)供電低于欠壓鎖定電壓(UVLO)時,安全關(guān)斷所有MOSFET。

圖3:使用ISOFACE? 2DIB0410F的隔離式低壓DC-DC模塊

隔離CAN和UART通信

控制器局域網(wǎng)(CAN)和通用異步收發(fā)器(UART)通信被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和汽車應(yīng)用。其共同優(yōu)勢在于,物理層只需一對連接線(兩條通信線)即可進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

當(dāng)需要確保隔離CAN或UART接口的安全性或防止噪聲干擾時,ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器2DIB1401F便脫穎而出,成為電氣隔離的理想選擇。

這款可靠的隔離器可提供高共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)和極低的脈寬失真(PWD),而這些都是實現(xiàn)可靠通信所需的關(guān)鍵特性。此外,隔離器默認(rèn)的高輸出狀態(tài),即便在發(fā)生故障時,也可確保通信線路(在空閑狀態(tài)通常處于邏輯高電平)暢通無阻,從而防止輸入側(cè)出現(xiàn)潛在的電源損失。

圖4顯示了隔離式CAN接口的一個示例(與英飛凌的CAN收發(fā)器TLE9251一起使用)。ISOFACE? 2DIB1401F位于控制器和收發(fā)器之間,用于提供電氣隔離。

圖4:使用ISOFACE? 2DIB1411F的隔離式控制器局域網(wǎng)(CAN)通信

GaN IPS半橋的功能隔離

最近,650 V 氮化鎵(GaN)HEMT在SMPS設(shè)計中的重要性與日俱增,這要得益于它可以以更高的開關(guān)頻率工作,同時顯著降低能耗。此外,將氮化鎵開關(guān)與集成柵極驅(qū)動器整合到一個封裝中的GaN集成功率級(IPS) ,在打造具有更高功率密度、更少元器件以及最小寄生效應(yīng)的設(shè)計方面,正在成為越來越受歡迎的選項。

為確保高邊GaN IPS正常運(yùn)行,由于柵極驅(qū)動器參考開關(guān)中點(diǎn),必須使用數(shù)字隔離器來為柵極驅(qū)動器執(zhí)行電平轉(zhuǎn)換功能。由于GaN HEMT能夠產(chǎn)生高達(dá)100 V/ns的快速dv/dt切換,因此,可能會產(chǎn)生高共模瞬變,因此需要使用一個可靠的解決方案。ISOFACE?數(shù)字隔離器就適用于這種情況,它可以提供最小100 V/ns的CMTI,并確保PWM信號的可靠傳輸。

圖5展示了使用ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器2DIB1410F用于高邊浮動驅(qū)動的示例。它使用了一個正向數(shù)據(jù)通道,來傳輸柵極信號,同時使用反向通道將故障反饋信號傳送至控制器。

為低邊GaN IPS選擇另一個ISOFACE? 2DIB1410F同樣可取。為了平衡高邊和低邊信號路徑之間的傳播延遲,以及為GaN IPS(功率地)和控制器(數(shù)字地)的不同接地提供隔離,我們強(qiáng)烈推薦這一方式。

圖5:ISOFACE? 2DIB1410F提供的GaN IPS半橋功能隔離

結(jié)論

總而言之,英飛凌先進(jìn)的ISOFACE?數(shù)字隔離器集低電流消耗、改進(jìn)的共模瞬態(tài)抗擾度和高傳播延遲精度為一體,是高壓數(shù)字控制應(yīng)用的堅固而又可靠的選擇。當(dāng)與英飛凌的XDP?數(shù)字控制器、EiceDRIVER?柵極驅(qū)動器IC以及功率開關(guān)(例如:OptiMOS?、CoolMOS?、CoolSiC?和CoolGaN?)產(chǎn)品組合聯(lián)用時,便可打造一個完整的系統(tǒng)解決方案,滿足現(xiàn)代電力電子應(yīng)用日益增長的隔離需求。

利用這些前沿技術(shù),英飛凌的客戶將能從較高的電源安全性、更好的系統(tǒng)性能以及更高的可靠性中獲益,并滿足高壓數(shù)字控制應(yīng)用日益增長的隔離需求。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉