对于高电压的设计系统,安全的人机设计接口非常重要,设计人员要在高电压和低电压电路之间实现可靠安全的操作。设计高电压下安全的人机接口,轻松实现在高低压之间可靠的操作,以及在系统级别实现增强型的隔离合规性,这是很多厂商一直在深耕和正努力的方向。
近日,德州仪器(TI)正式发布全新光耦仿真器的产品组合,旨在提高信号完整性,降低功耗,并且延长高电压工业和汽车应用的寿命。据悉,TI目前提供的两个系列,一种是数字输入输出的ISOM811 系列,另一种是模拟输入输出的 ISOM871系列,并且器件样品和评估板已经可以申请。
相对于传统光耦,首先,TI 的光耦仿真器是基于二氧化硅的隔离技术,它没有发光器件,因此不存在老化问题。其次,在一致性方面,它的工艺和芯片生产相同,一致性可以得到保证。最后,新品通过了IEC60747-17的认证,也包含了寿命测试,拥有超过40年的使用寿命。
TI隔离接口市场与应用经理 Michael Schultis以常见的光耦应用场景为例,指出在隔离电源的隔离反馈路径上,TI以前使用了很多基于二氧化硅(SiO2)的数字隔离器,这是该公司产品基于二氧化硅的模拟隔离器,可以替代模拟光耦。
在反馈路径上,TI的光耦仿真器从右向左传递成比例的模拟信号,实现电流对电流的隔离,可以直接替换隔离电源中的光耦,并且有几大优势:
第一,它的 CTR 基本不会随温度变化,在全温度范围内的隔离增益可保持一致的调节;第二,传统光耦存在老化问题,所以需要过设计,而TI的器件一致性比较高,可以让设计的余量更加紧凑;第三,这款产品的带宽比传统光耦宽,可以改善负载的瞬态响应,降低输出电容的成本,从而降低整体系统的成本;第四,TI是基于二氧化硅的模拟隔离技术,它的寿命会比传统光耦长,保证了电源长期的可靠性。
从过去的发展历程来看,TI正不断地提升隔离势垒的技术,比如克服使用寿命的问题,让 CMTI 等系统指标满足越来越严苛的系统设计要求。Michael Schultis表示:“在 CMTI这一关键指标上,ISOM8 系列是传统光耦的近十倍,能达到 125kV/μs。在温度范围上,光耦仿真器支持 -55℃ - 125℃ 的温度范围,并且 CTR 在全温度范围内都很稳定。“。
此外,Michael还指出,TI的目标是在很多系统中能实现引脚对引脚的直接替换。相比传统的光耦,该公司新品价格也非常具有竞争力。目前,TI两个新品系列参考价在官网上已经能查询到。
随着相关应用的设计要求越来越高,比如电源寿命需要越来越长,TI推出的光耦仿真器未来能够在更多场景中提升系统性能。TI产品的目标应用领域,不仅包括电动汽车充电桩,电网的光伏和储能场景,还有工厂自动化、PLC 工业自动化中的控制设备等。而面向汽车级应用的光耦仿真器,TI将于2024年推出。当然,TI 的容隔不仅包括数字隔离器,还包括隔离采样和隔离的MOS驱动。
从功率转化到传感、隔离、实时控制,TI的模拟和嵌入式设计可以为客户提供整体解决方案,简化高电压的设计,确保在最恶劣的工作条件下也能实现出色的效率、准确性、隔离性能和控制性能。