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德州仪器发布新款电容隔离器件,强化工业与汽车系统的可靠性

作者:时间:2018-11-06来源:电子产品世界收藏

市场的快速发展激发了很多新产品和新技术的诞生,比如隔离技术。隔离放大器主要用于防止数据采集器件遭受远程传感器出现的潜在破坏性电压的影响。这是因为在很多应用情境下,都需要传输更高的功率,为了达到这样的效果通常采用提高电压或者增大电流的方式。增大电流对于导线有更高的要求,一般越大的电流需要越小的传输电阻,这种情况之下,只能加粗铜线的截面积,整合系统的成本就会明显上升。考虑到传输更大功率,提高电压是在电气或成本上比较容易实现的方法,因此为了低压侧的安全,就需要加入隔离措施。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201811/393944.htm

近日,德州仪器(TI)宣布推出业内最高精度的增强型隔离放大器ISO224 和具有 70V 总线故障保护功能和灵活数据速率的隔离式 CAN FD 收发器ISO1042。德州仪器隔离器产品线产品市场工程师 Neel Seshan 先生,半导体事业部中国区汽车电子技术应用经理师英先生现场讲解了两款放大器的独特之处。

一直以来,TI在隔离产品投入很多时间和精力,过去TI发布了ISO7ISO8系列隔离器件,可以同时服务工业和汽车电子领域的,也发布了隔离+隔离电源器件的ISOW,可同时应用于工业和汽车电子领域。可以说,隔离产品将会是TI今后重点发展的目标。

关于需要隔离器件的原因,NeelSeshan 先生表示:

1、对电子系统的隔离措施。低压部分和高压部分的电子电路一方面必须要通讯,另一方面要对操作人员和低压系统进行保护,所以要把低压和高压部分隔离开来。

2、在很多电子系统设计里会有参考电平的情况出现,比如高压系统和低压系统之间参考电平是不一样的,如果直接把两个子系统连接起来,会造成电器上的损坏,所以需要把不同电平之间的子系统用隔离的器件连接起来;

3、提高对于噪声的免疫性能,能够把噪声隔离开,实现有效可靠的通信。

常见的隔离技术有光电隔离、变压器隔离、电容隔离等,TI采用核心材料是二氧化硅的电容式隔离。之所以选用二氧化硅,是因为二氧化硅本身具有最高的介电强度,并且极其稳定。Neel Seshan 先生解释到:在光电隔离和变压器隔离里所使用的材料是有机材料,有机材料对于外界环境因素变化有敏感性,最常见的是湿度和温度。当湿度和温度变化的时候,它的介电强度会随之发生变化。二氧化硅就是玻璃,对于温度和湿度的变化影响非常小,非常稳定,这也是TI使用这个技术的主要原因。

除了选用二氧化硅作为介质,TI还采用了更为先进的隔离技术。TI隔离器件内部结构有两个内核DAI,每一个DAI都有个电容信号,信号从左边示意的线路里进去的时候,首先通过调制经过第一个隔离器,再通过绑定先进入第二个隔离器,耦合到第二个DAI,通过第二个DAI解调,再把它通过电子信号传输。实现了信号传输通路历史机通过了两个隔离电容对应信号,这是TI新一代隔离性能增强的隔离器件普遍所使用的技术。

ISO224

ISO224是具有业内最高的精度和工作电压以及极长的使用寿命、能够大幅提升隔离性能的隔离放大器,它典型应用于电压采样设计部分的器件。

ISO224的第一个特点就是高可靠性。ISO224在通过TDDB(关于导通或击穿寿命的测试)中发现,在1.5 kV的寿命测试是135年,一般电子系统的寿命是几年或十几、二十年。同时,ISO224具有共模瞬态噪声的变异能力,当它在非常嘈杂环境工作的时候,能达到80Vrms/μs共模瞬态噪声抑制能力。

ISO224的第二个特点是增益误差,运放增益误差本身的漂移,ISO224B可以做到0.3%的增益误差,所有这些性能参数都在-55度到125度整个全温度工作范围内测得到或达得到。同时,隔离运放输出带宽最高可达275kHz,输出信号带宽越宽,测量系统的信号反应就越快。

ISO224能给设计带来的另一个好处是精简的外部电路设计以及很强的诊断能力。从电源设计上来讲,它是单端的5V充分电源,不需要正负电压设计。简化的设计可以比传统的隔离放大电路减小60%PCB面积。从诊断功能上来讲,当输出端的功能电压或供电正常,被隔离的高压端电源系统工作正常的时候,该器件会有共模电压输出。当高压端或被隔离这一端的电源出了问题的时候,共模电压就会掉到零,利用这个特性,ISO224能够对于高压端是否正常工作做出诊断。

ISO1042

CANFD正在成为下一代汽车通信领域的标准,他能够解决汽车总线通讯的数据量越来越大的问题。ISO1042就是业界超小型增强隔离式CAN FD收发器,能提供更高的总线故障保护。

TIISO1042 ISO1042-Q1隔离式CAN FD收发器的主要特性和优势

1、更高工作电压:ISO1042ISO1042-Q1的工作电压为1,000Vrms(提高了18%),耐受电压为5,000Vrms,具有更长的使用寿命,从而有效提高了系统可靠性。

2、增强设备保护ISO1042ISO1042-Q1具有±70V的高总线故障保护,对DC短路裕度提高了20%,可在发生高压短路时保护12V24V48V电池或电源系统。

3、业内领先的抗扰度和辐射

更强的抗电磁干扰性能:ISO1042ISO1042-Q1的共模瞬变抗扰度(CMTI)为85kV/us(最低值),具有+/-8kV的高ESD保护性能,采用国际电工委员会(IEC)测试标准,可帮助工程师设计出能够在嘈杂环境下保持正常运行的电子设备。

更低EMC辐射:ISO1042ISO1042-Q1 具有业内更低的电磁兼容性(EMC)辐射,从而有效保证系统信号的完整性。ISO1042-Q1 符合汽车行业标准(IEC TS62228),可实现稳健的EMC

4、在基于CAN的系统中更快地驱动信号:这两款收发器支持高达5MbpsCAN灵活数据速率,循环延时短,仅为215ns(最大值),与传统CAN相比,可实现更快的有效负载。

目前,TI已在官网上传了ISO224ISO1042已有文档和数据表、演示视频等资料,还有其他的隔离信息,比如如何提高在高压工况下的可靠性和质量等内容。




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