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短路隔离器接线实物图
时间:2021-01-23 19:31

  通过使用光耦栅极驱动器驱动功率器件,可以帮助消除4个基本问题,如1)瞬态电压,2)共模噪声,3)接地回路,和4)电平转换。这4个基本问题不能轻易/圆满通过简单的非隔离式栅极驱动器得到解决。但加入光耦确实会引入信号传播延迟时间,并导致在网络研讨会中提到的死区时间。 不过在市场中安华高栅极驱动光耦合器的死区时间是最低的,这有助于减少在怠速状态下容易失去的效率。

  ADI公司推出全系列的数字隔离器产品,基于iCoupler专利技术,采用芯片级微变压器制造。iCoupler数字隔离器系列提供隔离与创新特性,采用单封装,是业界种类最齐全的隔离器产品,包括标准数字隔离器、采用isoPower的数字隔离器、集成PWM控制器和变压器驱动器的数字隔离器、USB 2.0兼容型隔离器、隔离式门驱动器、隔离式I²C数字隔离器、隔离式RS-485收发器、隔离式RS-232器件和隔离式Σ-?型ADC。

  ADM2587E包含一个集成式隔离DC-DC电源,不再需要外部DC/DC隔离模块。采用ADI公司的iCoupler®技术,在单个封装内集成了一个三通道隔离器、一个三态差分线路驱动器、一个差分输入接收器和一个isoPower DC/DC转换器。该器件采用5V或3.3V单电源供电,从而实现了完全集成的信号和电源隔离RS-485解决方案,潮光光耦网长期供应,原厂支持!!

  ADUM1201: 双通道数字隔离器,ADUM1201隔离器提供两个独立的隔离通道,支持多种通道配置和数据速率,采用2.7 V至5.5 V电源电压工作,将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体,具有优于光耦合器等替代器件的出色性能特征.

  ADUM3201ARZ: 双通道数字隔离器,具有增强的系统级ESD可靠性,iCoupler器件不用LED和光电二极管,因而不存在一般与光耦合器相关的设计困难。与ADuM120x隔离器相比,ADuM320x隔离器包含多项电路和布局改进,系统级IEC 61000-4-x测试(ESD、突波和浪涌)显示其性能大大增强。

  ADUM1250ARZ是热插拔数字隔离器,有两个双向通道,支持完全隔离的I2C接口,隔离的I2C、SMBus或PMBus接口。

  光耦隔离器与数字隔离器对比电子发烧友优质回答光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接,主要是防止因有电的连接而引起的干扰,特别是低压的控制电路与外部高压电路之间。

  光耦合组件是最早的隔离器,也称为光耦隔离器或光耦合器,简称「光耦」(optos)。第一代光耦于1960年代取得专利。早期的型式包括微型白炽灯泡一次侧上的透明(光学透明)塑料,作为绝缘或介电层和光路,以及次级侧上透过光照进行调节的光敏电阻器。之后开发出更精良的光耦合组件,以便利系统设计者工作。

  在带宽需求和耗电量日渐成长的情况下,以CMOS为基础的数字隔离器提供一个理想的解决方案。隔离应用在工业市场中最为常见,例如工厂自动化、制程控制、可程序化逻辑控制器(PLC)或可编程自动化控制器(PAC)、马达驱动控制和不间断电源(UPS)等设备。工业自动化是隔离器的最大市场,工业系统设计者们非常重视CMOS隔离器所带来的好处,包括高温环境操作、优异的组件匹配性、减少偏移和高耐噪性。

  其他重要应用包括用于电信基地台和服务器的隔离电源,这些都为日新月异的因特网世界提供基础设施动力。隔离电源制造商是数字技术的早期采用者,这些电源主要应用于服务器和电信基地台。功率密度是市场上的关键参数,或称为W/mm3,有助于全球绿色组织倡导环境保护,提升能源使用效率并减少耗损。事实证明,高效能系统意味着更少的热能损失,因为不需要继续使用大型的散热片占用空间,所以能够进一步缩小系统尺寸。相较于光耦,CMOS数字隔离器技术的最大影响在于这些新型隔离组件的时序特性。

  数字隔离器和LED以转换PN接面为基础来进行讯号传输不同,转换率因此大幅提升。结合标准硅晶CMOS技术采用较小几何尺寸、高重复性和稳定制程所提供的优势,时序参数例如传输延迟、脉冲宽度失真或偏移、组件匹配性和共模瞬变抗噪声能力(CMTI)等,都有极大的改善。在隔离器产业中,CMTI基本上代表共模噪声耐受能力,以电压回转率kV/?s做为标准。彩票开奖查询,光耦受限于采用化合物半导体的制程技术,较适用于光学应用,不适合做成其他快速和高精确性的组件。数字隔离器的既有优势在于协助电源OEM厂商更有效控制功率转换器的回路时序,以进一步提高效率。

  数字隔离器也在汽车产业中开创了新兴市场,尽管传统的标准内燃机(ICE)驱动汽车几乎不采用隔离器,但自从EV问世以来,这些应用逐渐改变。目前EV或各式各样的混合动力车辆(HEV)通常配置200V~400V高电压电池,未来的产业趋势采用更高电压的电池,藉此达到更高的功率和/或电池容量以及续航力。这种高电压电池必须使用隔离器,确保汽车内不同电压场域的安全性和讯号传输。许多汽车制造大厂竞相投入EV/HEV布局,为了优化高温操作、稳定性和抗噪性,汽车产业成为数字隔离器技术的采用先驱。EV/HEV的终端应用如电池管理系统(BMS)和充电器,加速推动市场上对隔离器的需求。

  光耦占据了隔离器市场的绝大部分,甚至在高性能市场(数据速率至少为1Mbps的隔离器产品和闸极驱动器等特定产品)也是如此。尽管光耦受限于固有的性能缺陷,在市场上仍然具备一些优势。最大的优势,为几十年来光耦一直是实务上的解决方案,设计人员对使用光耦感到放心和更加安全,毕竟隔离器属于安全组件。

  相较早期只能提供基本绝缘(约2.5kV绝缘等级)的普通产品,数字隔离器技术不断成熟。如今,数字隔离器可提供强化和双倍绝缘等级(5kV或更高),而能和光耦的安全性相提并论。光耦的另一个优点是它们本质上不受外部电磁(EM)场影响和极低的辐射电磁噪声,这对充满高电磁设备的工业市场特别重要,例如工厂厂房的重载感应马达和电子系统均会受到这些外部电磁的干扰。

  相较于电磁耦合数字隔离器,电容耦合数字隔离器对外部电磁场具备高度隔离性和低辐射性。一般而言,数字隔离器在时序特性、寿命稳定性、CMTI和高温操作方面具备优势。表1简要说明了光耦和CMOS数字隔离器的优缺点。数字隔离器产品的成长率大约是整体隔离市场的两倍,显示终端用户对于将传统光耦转换为数字隔离器充满信心。

  隔离安全标准扮演着相当重要的角色,可确保终端用户选用的隔离解决方案通过全球标准测试和检验,并具备良好效能。在这方面,数字隔离器制造商和光耦制造商认为终端用户才是最终的受益者,因此合作定义出全新的兼容性标准,该标准并非单纯地依循旧法,而是针对光耦合器和CMOS数字隔离器之间,制造和设计的差异定义出的具体标准。这项新的VDE 0884-11标准已经发表生效。此外,即将发布的IEC标准版本──IEC 60747-17也将为客户舒解以往的担心。

  隔离器从原理上一般分为三类:光电隔离器,电感式隔离器和电容隔离器。习惯上将第一类称为光耦,后面两类称为隔离器。这三类隔离器应用广泛,各有优缺点,其主要厂商都不断投入新的研发以获得更大市场份额。光耦方面,Avago、Vishay、Toshiba、松下、NEC,以及台湾冠西、佰鸿等都是行业翘楚,尤以Avago占市场优势地位。隔离器市场则以ADI、NVE、TI、Silicon Labs等厂商占主力。

  光耦是70年代发展起来的隔离器件,它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,目前已成为种类最多、用途最广的光电器件之一,包括晶体管耦合器、高速集成电路输出耦合器、三端双向可控硅耦合器以及光控继电器等,广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大及固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

  光耦的主要优点是信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,无触点,使用寿命长。这种情形下,速度与功耗成为采购关注焦点。不同的应用对光耦的速度要求也有所不同,例如在通信应用中,DeviceNet规定了相对较低的数据速率,包括125kBd、250kBd和500kBd,传播延迟要求小于40ns;CAN总线MBd高速数据速率,但对传播延时没有严格的要求;Profibus发送数据则要求在12MBd范围内,并规定了隔离器、收发器和连接本身的PWD总延时。近日安华高推出了两款车用级高速低功耗数字CMOS光电耦合器产品ACPL-M71T和ACPL-M72T,都使用较低驱动电流和较低功耗的LED技术进行设计,适合高速15MBd和低速数字应用。Vishay近期推出的两款采用标准SOP-5封装的高速模拟光耦VOM452T/453T除了速度达到1MBd外,传播延迟更是减小到了1μs,这一点对需要比标准光电晶体管光耦更快开关速度的应用是非常重要的。

  在低功耗方面,以安华高的最新产品超低功耗光电耦合器产品ACPL-M61L/061L/064L/W61L/K64L为例,它们比目前标准光电耦合器省电90%。这些光电耦合器可采用独特的集成电路设计和厚绝缘层材料,在不影响隔离和绝缘性能的条件下大幅度节省功耗,目标市场包括RS485、CANBus和I2C等通信接口、微处理器系统接口,以及A/D和D/A等模数转换应用的数字隔离。这些光电耦合器集成有高效率发光二极管LED和高增益光检测器,带来允许设计工程师直接将光电耦合器输入和微控制器输出连接的1.6mA低顺向驱动电流,节省了使用缓冲器推动LED的需求。

  除了对速度和功耗的要求,光耦产品也正在趋向于低电压特性,由于越来越多的产品逐渐转向更低的供电电压,这也要求光耦具有低电压来满足系统的需求。此外,随着系统集成度不断提高,工作环境日趋严格,光耦产品的体积、工作温度都受到前所未有的关注。仍以安华高产品为例,ACPL-570xL/573xL/177xL系列密封型光电耦合器,工作温度范围从 -55到+125℃,这些新光电耦合器产品可以在低达3.0V的电源电压工作,不会影响参数的性能表现。

  近些年来,本土厂商在光耦市场的力量也开始显现,如上海半导体器件八厂、上海无线电十七厂等。重庆光电技术研究所为适应市场需要研制出了一种由高速响应发光器件和逻辑输出型光接收放大器组成的厚膜集成双路高速高增益电耦合器,这种光电耦合器的输入端由两只GaAIAs侧面发光管组成,其输出端由两只Si-PIN光电探测器以及两个高速高增益线性放大电路组成。除此之外,重庆光电技术研究所还研制出了高速高压光电耦合器、GG2150I型射频信号光电耦合器、GG2060I型高压脉冲测量光电耦合器、GH1204U型高压光传输光电耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光电耦合器等。

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