Bộ cách ly kỹ thuật số chuẩn quốc tế theo xu hướng phát triển của sự cách ly
Bộ cách ly kỹ thuật số
Bộ cách ly kỹ thuật số là một thiết bị thực hiện việc truyền tín hiệu kỹ thuật số ở trạng thái của bộ cách ly điện và đóng vai trò như chức năng cơ bản cung cấp các đường dẫn tín hiệu kỹ thuật số được cách ly bằng điện. Trong hệ thống điện tử, khi tín hiệu số và tín hiệu tương tự được truyền đi, bộ cách ly kỹ thuật số làm cho nó có đặc tính cách ly điện trở cao để nhận ra sự cách ly giữa hệ thống điện tử và người sử dụng.
Lý do giới thiệu cách ly là để đáp ứng các quy định an toàn hoặc giảm tiếng ồn vòng nối đất. Cách ly Galvanic đảm bảo rằng việc truyền dữ liệu không thông qua các kết nối điện hoặc đường rò rỉ, do đó tránh được các rủi ro về an toàn. Tuy nhiên, không thể tránh khỏi việc cách ly sẽ mang lại những hạn chế về độ trễ, tiêu thụ điện năng, chi phí và kích thước. Mục tiêu của bộ cách ly kỹ thuật số là đáp ứng các yêu cầu an toàn trong khi giảm thiểu các tác động bất lợi. Hiện nay, bộ cách ly kỹ thuật số chủ yếu bao gồm ba loại: bộ cách ly optocoupler, bộ cách ly ghép từ và bộ cách ly ghép nối điện dung.
Mặc dù bộ cách ly kỹ thuật số optocoupler phổ biến nhất có thể đáp ứng các yêu cầu cách ly phổ biến, nhưng nó có tuổi thọ ngắn và tiêu thụ điện năng cao, và nó dần được thay thế. Khớp nối điện dung áp dụng nguyên tắc điện dung trên chip để truyền tín hiệu cách ly, với tuổi thọ cao, tiêu thụ điện năng thấp và tốc độ truyền tải cao. Loại khớp nối từ có thể truyền năng lượng bổ sung trên cơ sở khớp nối điện dung, có thể mở rộng đáng kể lĩnh vực ứng dụng của bộ cách ly.
Bộ cách ly kỹ thuật số TI
Bộ cách ly kỹ thuật số cơ bản và bộ cách ly kỹ thuật số tăng cường của TI có lợi thế về điện áp hoạt động cao, bức xạ thấp, tiêu thụ điện năng thấp và hiệu quả cao. Dòng TI thường sử dụng cổng cách điện silicon dioxide (SiO2) độc quyền trên vật liệu cách ly để đạt được những đặc tính này. Ngoài các yêu cầu về hiệu suất cơ bản, các bộ cách ly kỹ thuật số của TI cũng có thể đáp ứng các ứng dụng kích thước nhỏ hoặc nhạy cảm về chi phí.
1
(Sê-ri ISO67xx, TI)
Dòng ISO67xx là các bộ cách ly kỹ thuật số được kết hợp điện dung, cung cấp hiệu suất cách ly tín hiệu tuyệt vời trong khi tập trung vào các ứng dụng chi phí thiết kế thấp. Loạt bộ cách ly kỹ thuật số này có thể cung cấp nhiều tùy chọn kênh khác nhau, giúp cải thiện khả năng bảo vệ các mạch quan trọng trong các cấu hình ứng dụng khác nhau (tín hiệu SPI, UART, CAN, RS-485, GPIO và I2C).
Từ quan điểm của các sản phẩm ISO6741 cụ thể trong loạt sản phẩm này, ISO6741 là bộ cách ly kỹ thuật số bốn kênh, cải thiện tính linh hoạt của thiết kế thông qua hoạt động và chuyển đổi mức công suất thấp, đồng thời hỗ trợ dải điện áp cung cấp điện rộng từ 1,71V đến 5,5V. Hiệu suất ESD 8kV (tiếp điểm) ngăn ngừa hư hỏng bộ cách ly trong quá trình bảo trì. Tốc độ dữ liệu lên đến 50 Mbps, trong khi điện áp hoạt động lên đến 1500V và khả năng miễn nhiễm thoáng qua chế độ phổ biến điển hình là 75kV / µs. Từ mức chỉ số trên, có thể nói rằng ISO6741 cung cấp một hàng rào cách ly không thể phá vỡ.
Nếu dòng ISO67xx cung cấp sự lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng chi phí thấp, thì dòng ISO70xx cung cấp mức tiêu thụ điện năng cực thấp hàng đầu trong ngành.
Toàn bộ các sản phẩm ISO67xx có thể chạy ở công suất cực thấp, với mức tiêu thụ hiện tại trên mỗi kênh thấp tới 4,2μA, tổng mức tiêu thụ hiện tại ở tốc độ 10kbps, nhỏ hơn 20μA và công suất có thể được mở rộng lên 2Mbps. Đồng thời tiêu thụ điện năng thấp, ISO67xx hỗ trợ điện áp cách ly 3kVrms và giá trị điển hình là 100kV / μs cho khả năng miễn nhiễm thoáng qua ở chế độ chung. Độ bền cách ly này đủ đáng tin cậy.
2
(ISO6741, TI)
Bộ cách ly kỹ thuật số ADI
Bộ cách ly kỹ thuật số của ADI là bộ cách ly kỹ thuật số được ghép từ tính sử dụng công nghệ iCoupler để đạt được thiết kế không giới hạn. Nhìn chung, các bộ cách ly kỹ thuật số của ADI có lợi thế lớn về tính mạnh mẽ và tính linh hoạt đa kênh (lên đến 6 kênh).
3
(ADuM141ES, ADI)
ADuM141ES, bộ cách ly kỹ thuật số bốn kênh 150 MBPS cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, sử dụng công nghệ iCoupler® đã được cấp bằng sáng chế của ADI. Các thành phần cách ly này kết hợp chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung, tốc độ cao (CMOS) và công nghệ biến áp lõi không khí nguyên khối để cung cấp các đặc tính hiệu suất tốt hơn.
Từ quan điểm số cụ thể, khi ADuM141ES đang chạy ở 5 V, độ trễ lan truyền tối đa là 13,5 ns, độ méo độ rộng xung nhỏ hơn 3 ns và khả năng miễn nhiễm thoáng qua chế độ chung là rất cao, có thể đạt được lớn hơn 100 kV / μs. Đồng thời, các kênh dữ liệu ADuM141ES độc lập với nhau và có thể chịu được điện áp định mức 400 V rms. Thiết bị này hoạt động ở điện áp cung cấp điện từ 1,8 V-5 V và tương thích với các hệ thống điện áp thấp hơn, đồng thời hỗ trợ chuyển đổi điện áp qua các hàng rào cách ly.
Mức tiêu thụ điện năng thấp cũng được phản ánh ở giá trị hiện tại, ở 150 MBPS, dòng điện cung cấp cho phía 1 là 17 mA và dòng điện cung cấp cho phía 2 là 17,5 mA, đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu và giảm tiêu thụ điện năng.
4
(ADuM260N, ADI)
Hiệu suất của ADuM141ES bốn kênh đủ mạnh, hãy cùng xem bộ cách ly kỹ thuật số sáu kênh 5,0 kVrms mạnh mẽ với các kênh đảo ngược không và an toàn khi không hoạt động được tích hợp.
Miễn nhiễm thoáng qua chế độ phổ biến 100 kV / μs, độ trễ lan truyền 13 ns ở 5V, độ trễ thấp 15 ns ở 1,8V, tốc độ dữ liệu tối đa 150 Mbps, chứng nhận an toàn đỉnh cao VIORM 849 V, 1 phút 5000 V rms UL Certified, cao 125 ℃ nhiệt độ môi trường làm việc, gói SOIC_IC thân rộng 16 chân. Điện áp hoạt động cao, bức xạ thấp, tiêu thụ điện năng thấp và hiệu quả cao được phản ánh đầy đủ trong dữ liệu trên.
Bộ cách ly kỹ thuật số Toshiba
Bộ cách ly kỹ thuật số của Toshiba chủ yếu sử dụng bộ tách quang, vì vậy hiệu suất của chúng sẽ yếu hơn bộ cách ly kỹ thuật số hiệu suất cao được cung cấp bởi TI và ADI đã đề cập ở trên.
Toshiba TLP350 là một sản phẩm bộ cách ly kỹ thuật số mới hơn, được sử dụng trong các biến tần khác nhau (như biến tần công nghiệp, UPS và bộ điều hòa công suất để phát điện quang điện) IC ổ cổng phần tử nguồn. Thiết bị chủ yếu được cải thiện về độ tin cậy và giá thành thấp hơn.
5
(TLP350, Toshiba)
TLP350 có thể ngăn chặn sự cố của các thiết bị nguồn bằng cách ngăn chặn sự gia tăng điện áp đột biến xảy ra trong quá trình tắt bất thường. Khi điện áp nguồn cung cấp bất thường và quá dòng được phát hiện, tín hiệu lỗi sẽ được đưa trở lại. Đồng thời, chức năng tắt mềm phát hiện quá dòng giúp cho việc tắt nguồn thiết bị nhẹ nhàng hơn. Những cải tiến này tập trung vào độ tin cậy và ổn định.
Bởi vì bắt đầu từ các thông số kỹ thuật đơn thuần, optocouplers có những nhược điểm tự nhiên so với các loại khác. Dòng điện định mức của sản phẩm này là 2,5A, chắc chắn là một gánh nặng tiêu thụ điện năng lớn. Mức triệt tiêu quá độ ở chế độ phổ biến là 25 kV / µs, thực sự khá tốt trong các sản phẩm optocoupler.
Bộ cách ly kỹ thuật số Broadcom
Broadcom luôn là nhà cung cấp hàng đầu về bộ cách ly quang. Hiện tại, chúng tôi cung cấp bộ ghép quang kín có độ tin cậy cao trong quân đội, bộ chọn quang cách ly điện cho các ứng dụng công nghiệp và bộ ghép quang được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về cách điện và độ tin cậy của các ứng dụng cấp ô tô.
Mặc dù là một chuyên gia về optocoupler, bộ cách ly kỹ thuật số ACML-74xx series CMPS của nó sử dụng khớp nối từ thông qua lớp cách điện dày, có tốc độ cao và hiệu suất cách điện cao, đồng thời tiêu thụ điện năng thấp ở tốc độ dữ liệu cao. Dòng bộ cách ly kỹ thuật số CMOS HCPL-90xx / -09xx tích hợp công nghệ từ trở khổng lồ (GMR) với hiệu suất tốc độ cao và các thông số kỹ thuật miễn nhiễm thoáng qua tuyệt vời.
6
(ACML-7400, Broadcom)
Dòng bộ cách ly kỹ thuật số CMOS ACML-74x0 tiêu thụ một lượng điện năng nhỏ, ngay cả ở tốc độ dữ liệu cao và có thể đạt được hiệu suất triệt tiêu tạm thời thông qua giá đỡ bề mặt nhỏ gọn. Các bộ cách ly kỹ thuật số CMOS này đáp ứng độ trễ lan truyền tối đa là 36ns và độ méo độ rộng xung tối đa là 3ns. Chúng cũng có thể chạy với tốc độ dữ liệu 100 MBd.
Trong bộ cách ly kỹ thuật số ACML-7400 CMOS bốn kênh ở hình trên, một thiết bị một chiều được cấu hình và có bốn kênh theo một hướng và mỗi kênh thường nằm trong phạm vi tiêu thụ điện năng thấp là 15mA. Và khả năng chịu điện áp làm việc là cực kỳ cao, tối đa có thể chịu được 800V rms. Khả năng triệt tiêu quá độ ở chế độ chung cũng rất tuyệt vời, với mức tối thiểu là 25 kV / µs và nói chung là 50kV / µs.
tóm lược
Công nghệ cách ly kỹ thuật số là xu hướng phát triển tất yếu của quá trình cách ly, và ngành công nghiệp cách ly kỹ thuật số trong nước vẫn là một thị trường chưa phát triển. Trong số tiếp theo, chúng tôi sẽ tập trung vào các nhà sản xuất bộ cách ly kỹ thuật số trong nước để xem họ có thể giúp thị trường trong nước loại bỏ sự phụ thuộc vào nhập khẩu như thế nào.