İzolasyonun gelişme eğilimi altında uluslararası kıyaslama dijital izolatörler
Dijital izolatör
Dijital izolatör, bir elektrik izolatörü durumunda dijital sinyal iletimini gerçekleştiren ve galvanik olarak izole edilmiş dijital sinyal yolları sağlama temel işlevi olarak hizmet eden bir cihazdır. Elektronik sistemde, dijital sinyal ve analog sinyal iletildiğinde, dijital izolatör, elektronik sistem ile kullanıcı arasındaki izolasyonu gerçekleştirmek için yüksek dirençli izolasyon özelliğine sahip olmasını sağlar.
İzolasyonu tanıtmanın nedeni, güvenlik düzenlemelerini karşılamak veya toprak döngüsü gürültüsünü azaltmaktır. Galvanik izolasyon, veri iletiminin elektrik bağlantıları veya sızıntı yolları üzerinden olmamasını sağlayarak güvenlik risklerini önler. Ancak izolasyonun gecikme, güç tüketimi, maliyet ve boyut açısından sınırlamalar getirmesi kaçınılmazdır. Dijital izolatörlerin amacı, olumsuz etkileri en aza indirirken güvenlik gereksinimlerini karşılamaktır. Şu anda, dijital izolatörler esas olarak üç tip içerir: optokuplör izolatörü, manyetik bağlantı izolatörü ve kapasitif bağlantı izolatörü.
En yaygın optokuplör dijital izolatör, ortak izolasyon gereksinimlerini karşılayabilmesine rağmen, kısa bir ömre ve yüksek güç tüketimine sahiptir ve kademeli olarak değiştirilir. Kapasitif bağlantı, uzun ömür, düşük güç tüketimi ve yüksek iletim hızı ile sinyal izolasyon iletimini gerçekleştirmek için çip üstü kapasitans ilkesini benimser. Manyetik kuplaj tipi, izolatörün uygulama alanını büyük ölçüde genişletebilen kapasitif kuplaj temelinde ek enerji aktarabilir.
TI dijital izolatör
TI'nin temel dijital izolatörleri ve güçlendirilmiş dijital izolatörleri, yüksek çalışma voltajı, düşük radyasyon, düşük güç tüketimi ve yüksek verimlilikte avantajlara sahiptir. TI serisi, bu özellikleri elde etmek için genellikle izolasyon malzemeleri üzerinde tescilli silikon dioksit (SiO2) izolasyon kapıları kullanır. Temel performans gereksinimlerine ek olarak, TI'nin dijital izolatörleri, küçük boyutlu veya maliyete duyarlı uygulamaları da karşılayabilir.
1
(ISO67xx serisi, TI)
ISO67xx serisi, düşük tasarım maliyetli uygulamalara odaklanırken mükemmel sinyal izolasyon performansı sağlayan kapasitif olarak bağlanmış dijital izolatörlerdir. Bu dijital izolatörler serisi, çeşitli uygulama konfigürasyonlarında (SPI, UART, CAN, RS-485, GPIO ve I2C sinyalleri) kritik devrelerin korunmasını iyileştirmeye yardımcı olarak çeşitli kanal seçenekleri sunabilir.
Bu serideki ISO6741'e özel ürünler açısından bakıldığında, ISO6741, düşük güçte çalışma ve seviye dönüştürme yoluyla tasarım esnekliğini artıran ve 1,71V ile 5,5V arasında geniş bir güç kaynağı voltaj aralığını destekleyen dört kanallı bir dijital izolatördür. 8kV (kontak) ESD performansı, bakım sırasında izolatörün zarar görmesini engeller. Çalışma voltajı 1500V'a kadar ve tipik ortak mod geçici bağışıklığı 75kV/µs iken veri hızı 50 Mbps'ye kadardır. Yukarıdaki indeks seviyesinden, ISO6741'in kırılmaz bir izolasyon bariyeri sağladığı söylenebilir.
ISO67xx serisi düşük maliyetli uygulamalar için mükemmel bir seçim sağlıyorsa, ISO70xx serisi endüstrinin en yüksek ultra düşük güç tüketimini sağlar.
ISO67xx ürünlerinin tamamı, kanal başına 4,2μA kadar düşük akım tüketimi, 10kbps'de toplam akım tüketimi, 20μA'dan az ve güç 2Mbps'ye genişletilebilir, ultra düşük güçte çalışabilir. Aynı zamanda düşük güç tüketimi ile ISO67xx, ortak mod geçici bağışıklık için 3kVrms'lik bir izolasyon voltajını ve 100kV/μs'lik tipik bir değeri destekler.Bu izolasyon gücü yeterince güvenilirdir.
2
(ISO6741, TI)
ADI dijital izolatör
ADI'nin dijital izolatörleri, sınırsız tasarım elde etmek için iCoupler teknolojisini kullanan manyetik olarak bağlı dijital izolatörlerdir. Genel olarak, ADI'nin dijital izolatörleri, sağlamlık ve çok kanallı esneklik (6 kanala kadar) açısından büyük avantajlara sahiptir.
3
(ADuM141ES, ADI)
Havacılık uygulamaları için 150 MBPS dört kanallı dijital izolatör olan ADuM141ES, ADI'nin patentli iCoupler® teknolojisini kullanır. Bu izolasyon bileşenleri, daha iyi performans özellikleri sağlamak için yüksek hızlı, tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) ve monolitik hava çekirdekli transformatör teknolojisini birleştirir.
Belirli sayısal bakış açısından, ADuM141ES 5 V'ta çalışırken, maksimum yayılma gecikmesi 13,5 ns'dir, darbe genişliği bozulması 3 ns'den azdır ve ortak mod geçici bağışıklığı çok yüksektir, bu da daha fazlasını elde edebilir. 100 kV/μs. Aynı zamanda ADuM141ES veri kanalları birbirinden bağımsızdır ve 400 V rms anma gerilimine dayanabilir. Bu cihaz, 1,8 V-5 V arasında bir güç kaynağı voltajında ​​çalışır ve daha düşük voltajlı sistemlerle uyumludur ve izolasyon bariyerleri arasında voltaj dönüşümünü destekler.
Düşük güç tüketimi de akım değerine yansır.150 MBPS'de 1. taraftaki güç kaynağı akımı 17 mA ve 2. taraftaki güç kaynağı akımı 17.5 mA'dır, bu da veri iletim hızını sağlar ve güç tüketimini azaltır.
4
(ADuM260N, ADI)
Dört kanallı ADuM141ES'in performansı yeterince güçlü, şimdi entegre arıza emniyetli ve sıfır geri kanallı sağlam 5.0 kVrms altı kanallı dijital izolatöre bir göz atalım.
Ortak mod geçici bağışıklığı 100 kV/μs, 5V'de 13 ns yayılma gecikmesi, 1.8V'de 15 ns düşük gecikme, 150 Mbps maksimum veri hızı, VIORM tepe 849 V güvenlik sertifikası, 1 dakika 5000 V rms UL Sertifikalı, 125℃ yüksek sıcaklıkta çalışma ortamı, 16 pinli geniş gövdeli SOIC_IC paketi. Yüksek çalışma voltajı, düşük radyasyon, düşük güç tüketimi ve yüksek verimlilik, yukarıdaki verilere tam olarak yansır.
Toshiba Dijital İzolatör
Toshiba'nın dijital izolatörleri çoğunlukla optokuplör kullanır, bu nedenle performansları, yukarıda bahsedilen TI ve ADI tarafından sağlanan yüksek performanslı dijital izolatörlerden daha zayıf olacaktır.
Toshiba TLP350, çeşitli inverterlerde (endüstriyel inverterler, UPS ve fotovoltaik enerji üretimi için güç düzenleyiciler gibi) kullanılan daha yeni bir dijital izolatör ürünüdür. Cihaz esas olarak güvenilirlik açısından geliştirildi ve maliyet daha düşük.
5
(TLP350, Toshiba)
TLP350, anormal kapanma sırasında oluşan aşırı gerilim artışını bastırarak güç cihazlarının bozulmasını önleyebilir. Güç kaynağı voltajı anormal olduğunda ve aşırı akım tespit edildiğinde, bir arıza sinyali geri beslenecektir. Aynı zamanda, aşırı akım algılamanın yumuşak kapanma işlevi, güç cihazının daha yumuşak bir şekilde kapanmasını sağlar. Bu iyileştirmeler güvenilirlik ve kararlılık üzerine odaklanmıştır.
Çünkü optokuplörler sadece teknik parametrelerden yola çıkarak diğer tiplere göre doğal dezavantajlara sahiptir. Bu ürünün anma akımı, şüphesiz büyük bir güç tüketimi yükü olan 2.5A'dır. Ortak mod geçici bastırma 25 kV/µs'dir ve bu aslında optokuplör ürünlerinde oldukça iyidir.
Broadcom Dijital İzolatör
Broadcom her zaman opto-izolatörlerin lider tedarikçisi olmuştur. Şu anda, son derece güvenilir askeri sızdırmaz optokuplörler, endüstriyel uygulamalar için galvanik izolasyon optokuplörleri ve otomotiv sınıfı uygulamaların yalıtım ve güvenilirlik gereksinimlerini karşılamak için tasarlanmış optokuplörler sunuyoruz.
Bir optokuplör uzmanı olmasına rağmen, ACML-74xx serisi CMPS dijital izolatörleri, yüksek hız ve yüksek yalıtım performansına ve yüksek veri hızlarında düşük güç tüketimine sahip kalın yalıtım sayesinde manyetik kuplaj benimser. HCPL-90xx/-09xx serisi CMOS dijital izolatörler, dev manyetodirenç (GMR) teknolojisini yüksek hızlı performans ve mükemmel geçici bağışıklık özellikleriyle birleştirir.
6
(ACML-7400, Broadcom)
ACML-74x0 serisi CMOS dijital izolatörler, yüksek veri hızlarında bile az miktarda güç tüketir ve kompakt yüzey montajı sayesinde geçici bastırma performansı sağlayabilir. Bu CMOS dijital izolatörler, 36ns'lik maksimum yayılma gecikmesini ve 3ns'lik maksimum darbe genişliği bozulmasını karşılar. Ayrıca 100 MBd veri hızında da çalışabilirler.
Yukarıdaki şekildeki dört kanallı ACML-7400 CMOS dijital izolatörde, tek yönlü bir cihaz yapılandırılmıştır ve bir yönde dört kanal vardır ve her kanal genellikle 15mA'lık düşük güç tüketimi aralığındadır. Ve çalışma voltajı dayanma kabiliyeti son derece yüksektir, maksimum 800V rms'ye dayanabilir. Minimum 25 kV/µs ve genellikle 50kV/µs ile ortak mod geçici bastırma özelliği de mükemmeldir.
Özet
Dijital izolasyon teknolojisi, izolasyon gelişiminin kaçınılmaz bir eğilimidir ve yerli dijital izolatör endüstrisi hala az gelişmiş bir pazardır. Bir sonraki sayımızda, yerli dijital izolatör üreticilerine odaklanarak iç pazarın ithalat bağımlılığından kurtulmasına nasıl yardımcı olabileceklerini göreceğiz.