眾所周知,在傳輸功率時,功率是電壓和電流的乘積。為了傳輸更高的功率,可以提高電壓或者增大電流。一般來說,提高電壓是在電氣或成本上比較容易實現的方法,因此,出于低壓側安全的考慮,就需要加入隔離措施,也就需要用到隔離器件。
德州儀器(TI)對于隔離器件市場非常重視,一直在不斷投入,全力打造更為完善的產品線。今年10月,TI推出ISO224隔離放大器,隨后又推出兩款新型隔離式控制器局域網(CAN)靈活數據速率(FD)收發器。針對這些新品,TI隔離器產品線產品市場工程師 Neel Seshan和半導體事業部中國區汽車電子技術應用經理師英,詳細闡述了如何利用電容隔離技術實現產品的便利性和穩定性,以及新產品在工業與汽車市場的強大優勢。
目前,市場上比較常見的隔離技術有很多種,最常見的有光電隔離和變壓器隔離。TI采用的技術是電容性的隔離,這種隔離技術所使用的核心材料是二氧化硅。之所以采用電容隔離技術,是因為二氧化硅本身具有最高的介電強度。光電隔離器件所使用材料的介電強度是20 Vrms/μm,變壓器隔離器件所使用材料的介電強度是300 Vrms/μm,而電容隔離技術使用的二氧化硅的介電強度高達500 Vrms/μm。
不僅如此,光電隔離和變壓器隔離中所使用的材料是有機材料,有機材料對于外界環境因素的變化很敏感,最常見的是濕度和溫度。當濕度和溫度發生變化的時候,有機材料的介電強度也會隨之發生變化。因此,在外界環境變化時,有機材料的性能相對不夠穩定。而二氧化硅就是玻璃,受溫度和濕度變化的影響可忽略不計,所以非常穩定,這也是TI使用電容隔離技術的主要原因。
TI有著非常寬廣的隔離器產品線,具體包括:數字隔離器與數字隔離器+隔離電源產品;隔離接口,包括I2C、RS-485、隔離LVDS高速信號傳輸接口、隔離CAN;隔離柵極驅動;隔離式ADC和隔離放大器,就是集成的隔離放大器或隔離運放。
ISO224增強型隔離放大器具有業內最高的精度和工作電壓,以及極長的使用壽命、能夠大幅提升隔離性能,尤其適用于電壓采樣設計部分的器件。其最主要的三個特點是:
① 具有最高可靠性,用隔離電壓數值來表征的話,它的隔離電壓比既有產品高出50%,可以提供更長時間的可靠性工作壽命。
② 具有市場上最高的電壓測量精度,在±12 V以內的電壓傳感或電壓測量應用中,目前能夠做到精度最高的隔離運算放大器。
③ 集成很多器件診斷功能,可以讓電子系統設計更安全,提升器件自身的診斷和復位能力,同時精簡了外部電路設計。目前,在安全性要求非常高的工業領域和汽車領域中,很多器件都需要自身具有診斷功能。
隔離器件典型的應用場景包括工業應用和汽車應用,而CAN FD正在成為下一代汽車通信領域的標準。TI新推出的兩款隔離式CAN FD收發器ISO1042和ISO1042-Q1提供業內更高的隔離等級和更長的使用壽命,具備更高工作電壓、更高抗擾度和更低電磁輻射,幫助工程師提高工業和汽車系統的通信可靠性和保護性能。
ISO1042是業界超小型增強隔離式CAN FD收發器,能提供更高的總線故障保護。其具有四大特性:
① 具有最高工作電壓,同ISO224一樣,ISO1042的高工作電壓可以提升可靠性和可靠工作壽命。
② 兼容CAN FD協議,CAN FD可以為電子系統提供更高速率,相比于傳統的CAN總線能提供超高速率的數據通信。從EMC和EMI角度來講,ISO1042可以提供最小的電磁干擾輻射和最高的抗電磁干擾性能。也就是說,它的EMC和EMI水平都非常高,性能非常好。
③ 保護和診斷方面,ISO1042能夠實現70 V抗干擾電壓的最高可靠性保護和總線保護性能。
④ 作為CAN FD收發器,另一個顯著性能體現在通信傳輸速率參數上,ISO1042能夠實現5 Mbps通信傳輸速率,同時有低至215 ns的最低環路延遲,使得CAN FD總線通信速率有很大提高。