在當代光伏、儲能、充電樁與工業控制等眾多電氣系統中,高壓的強電電路與低壓的控制電路往往需要進行信號傳輸以協同工作。然而,如若兩者之間沒有進行電氣隔離,一旦發生電氣連接,那么數千伏的高壓電流將會在瞬間涌入低壓控制端,輕則損毀控制電路及其設備,重則危及操作員工的人身安全。
因此,凡是涉及到在高壓(強電)和低壓(弱電)之間信號傳輸的電氣系統及其設備,基本上都需要進行電氣隔離并通過安規認證。而數字隔離芯片就是一種將輸入信號進行調制轉換并輸出,以實現輸入、輸出兩端電氣隔離的安規器件,其既能確保信號的傳輸質量,又能隔絕高壓電流的沖擊與干擾。
相比傳統光耦隔離芯片,數字隔離芯片是新一代隔離器的代表,它不僅尺寸更小、速率更快(150Mbps)、隔離電壓更高(>5kVrms)、共模瞬變抗擾度(CMTI)更高(>200kV/μs)、功耗更低與適用溫度范圍更廣,且還擁有著更高的可靠性和更長的使用壽命。

光耦/磁耦/容耦示意圖
按實現原理,數字隔離芯片可分為磁耦隔離和容耦隔離兩個方向,而華普微的數字隔離芯片是基于433MHz射頻技術開發,通過電容耦合技術利用電容內部的電場變化來實現數據信號的傳輸,其性能更加優秀穩定。

現階段,華普微已具備從芯片設計到封裝測試的全流程自主可控能力,通過強大的射頻“基因”與精密制造工藝,華普微不僅開發出了多款標準數字隔離芯片,還開發出了集成接口芯片的隔離接口芯片與集成驅動芯片的隔離驅動芯片,具有高集成度、低成本與小型化等優勢,例如:
高性能的標準數字隔離芯片——CMT812X(2通道)、CMT804X(4通道)與CMT826X(6通道)系列產品已通過UL、CSA、CQC等安規認證,電氣隔離耐壓高達5kVrms,信號速率高達150Mbps,典型傳播延遲9ns,CMTI>±200kV/μS,同時通過創新性的芯片設計和布局,還顯著增強了器件的電磁兼容性,可滿足系統級ESD、EFT、浪涌和輻射方面的合規要求,適用于通信基站、新能源汽車、工業自動化、智能電網、光伏等場景。
高性能的隔離接口芯片——CMT810X(I2C)、CMT10XX(CAN)與CMT8308X(RS-485)系列產品已通過UL、CSA、CQC等安規認證,電氣隔離耐壓高達5kVrms,CMTI>±150kV/μS,且能以低功耗提供高電磁抗擾度和低輻射,適用于工業自動化系統、隔離485/CAN總線、PLC和DCS通訊模塊、智能電表和水表、安防和監控系統等場景。
高性能的隔離驅動芯片——CMT8602X、CMT8603X系列產品已通過UL、CSA、CQC等安規認證,電氣隔離耐壓高達5kVrms,CMTI>±150kV/μS,擁有4A峰值拉電流和6A峰值灌電流,可驅動>2MHz開關頻率的功率器件,適用于HEV和EV電池充電器、DC-DC和AC-DC電源中的隔離式轉換器、電機驅動、DC/AC光伏逆變器LED照明、感應加熱、不間斷電源(UPS)等場景。
展望未來,隨著通訊、數據中心、工業變頻器、伺服、光儲系統、智能電網、新能源車等市場的快速發展,存在強電電路和弱電電路之間信號傳輸的場景將愈發廣泛,各類高壓電氣系統對安全性的要求也將越來越高,而數字隔離芯片亦將迎來更加廣闊的市場增長空間。
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一文讀懂,數字隔離芯片如何實現電氣隔離?

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