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TI新型隔离器件为工业与汽车系统保驾护航

2018-11-09 11:34:26   来源:单片机与嵌入式系统应用   浏览: 204 次

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  众所周知,在传输功率时,功率是电压和电流的乘积。为了传输更高的功率,可以提高电压或者增大电流。一般来说,提高电压是在电气或成本上比较容易实现的方法,因此,出于低压侧安全的考虑,就需要加入隔离措施,也就需要用到隔离器件。

  德州仪器(TI)对于隔离器件市场非常重视,一直在不断投入,全力打造更为完善的产品线。今年10月,TI推出ISO224隔离放大器,随后又推出两款新型隔离式控制器局域网(CAN)灵活数据速率(FD)收发器。针对这些新品,TI隔离器产品线产品市场工程师 Neel Seshan和半导体事业部中国区汽车电子技术应用经理师英详细阐述了如何利用电容隔离技术实现产品的便利性和稳定性,以及新产品在工业与汽车市场的强大优势。

  TI利用电容隔离技术打造宽广的产品线

  目前,市场上比较常见的隔离技术有很多种,最常见的有光电隔离和变压器隔离。TI采用的技术是电容性的隔离,这种隔离技术所使用的核心材料是二氧化硅。之所以采用电容隔离技术,是因为二氧化硅本身具有最高的介电强度。光电隔离器件所使用材料的介电强度是20Vrms/μm,变压器隔离器件所使用材料的介电强度是300Vrms/μm,而电容隔离技术使用的二氧化硅的介电强度高达500Vrms/μm。

  不仅如此,光电隔离和变压器隔离中所使用的材料是有机材料,有机材料对于外界环境因素的变化很敏感,最常见的是湿度和温度。当湿度和温度发生变化的时候,有机材料的介电强度也会随之发生变化。因此,在外界环境变化时,有机材料的性能相对不够稳定。而二氧化硅就是玻璃,受温度和湿度变化的影响可忽略不计,所以非常稳定,这也是TI使用电容隔离技术的主要原因。

  TI有着非常宽广的隔离器产品线,具体包括:数字隔离器与数字隔离器+隔离电源产品;隔离接口,包括I2C、RS-485、隔离LVDS高速信号传输接口、隔离CAN;隔离栅极驱动;隔离式ADC和隔离放大器,就是集成的隔离放大器或隔离运放。

  图1

  ISO224隔离放大器具有最佳可靠性

  ISO224增强型隔离放大器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,尤其适用于电压采样设计部分的器件。其最主要的三个特点是:

  1. 具有最高可靠性,用隔离电压数值来表征的话,它的隔离电压比既有产品高出50%,可以提供更长时间的可靠性工作寿命。

  2. 具有市场上最高的电压测量精度,在±12V以内的电压传感或电压测量应用中,目前能够做到精度最高的隔离运算放大器。

  3. 集成很多器件诊断功能,可以让电子系统设计更安全,提升器件自身的诊断和复位能力,同时精简了外部电路设计。目前,在安全性要求非常高的工业领域和汽车领域中,很多器件都需要自身具有诊断功能。

  隔离式CAN FD收发器提升通信可靠性和保护性能

  隔离器件典型的应用场景包括工业应用和汽车应用,而CAN FD正在成为下一代汽车通信领域的标准。TI新推出的两款隔离式CAN FD收发器ISO1042和ISO1042-Q1提供业内更高的隔离等级和更长的使用寿命,具备更高工作电压、更高抗扰度和更低电磁辐射,帮助工程师提高工业和汽车系统的通信可靠性和保护性能。

  图2

  ISO1042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。其具有四大特性:

  1. 具有最高工作电压,同ISO224一样,ISO1042的高工作电压可以提升可靠性和可靠工作寿命。

  2. 兼容CAN FD协议,CAN FD可以为电子系统提供更高速率,相比于传统的CAN总线能提供超高速率的数据通信。从EMC和EMI角度来讲,ISO1042可以提供最小的电磁干扰辐射和最高的抗电磁干扰性能。也就是说,它的EMC和EMI水平都非常高,性能非常好。

  3. 保护和诊断方面,ISO1042能够实现70V抗干扰电压的最高可靠性保护和总线保护性能。

  4. 作为CAN FD收发器,另一个显著性能体现在通信传输速率参数上,ISO1042能够实现5Mbps通信传输速率,同时有低至215ns的最低环路延迟,使得CAN FD总线通信速率有很大提高。

  ISO1042在测试可靠寿命预期时加上5000V高压,能够预判的可靠工作寿命长达270年,这比以往的产品提升80%。在提高可靠寿命的同时,也为最终的电子系统降低了引进成本,不管这个系统是工业设备还是汽车电子系统;而且这个器件也是在汽车级或受控环境之下来制造和测试的,以此来保证高一致性和高可靠性的实现。


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