總述

在工業自動化與通信系統中，信號隔離的可靠性與傳輸效率始終是技術瓶頸。傳統光耦合器受限于傳輸速率低（通常≤10Mbps）、抗干擾能力弱（CMTI＜50KV/μS）和壽命短（＜10萬小時）等缺陷，難以滿足高速通信與極端環境需求。芯佰微電子推出的CBMuD120X雙通道數字隔離器，以電容隔離技術為核心，集成 90Mbps 高速傳輸、3000V RMS隔離電壓與150KV/μS共模瞬態抑制能力，重新定義工業級數字隔離標準，為RS232通信、馬達控制、電網保護等場景提供“抗擾、高效、低耗”的國產化解決方案。

1. 行業痛點：工業通信隔離的三大核心挑戰

在復雜的工業環境中，信號隔離面臨多重技術瓶頸，直接制約系統穩定性與性能提升：

1. 高頻電磁干擾抑制不足

工業現場的變頻器、電機啟停、射頻設備等產生強電磁噪聲，傳統光耦合器共模瞬態抑制能力（CMTI）普遍低于50KV/μS，難以抵御高頻干擾，進而引發信號傳輸誤碼率的顯著升高，以及系統可靠性的大幅下降。

1. 傳輸延遲與帶寬限制

傳統光耦和部分磁隔離器件傳輸速率受限（通常≤10Mbps），傳輸延遲超過100ns，無法滿足PROFINET、CAN FD等高速總線對實時性的要求，在工業機器人、精密控制等場景中易引發指令滯后或數據失真。

1. 傳統隔離器件寬溫域性能衰減

光耦合器、早期磁隔離器件等傳統技術在極端溫度下性能穩定性不足：光耦的 LED發光效率在- 20℃以下下降超30%，+85℃以上長時間運行可能導致光衰加劇；部分磁隔離器件受溫度影響出現磁導率波動，導致隔離性能漂移。這類器件難以滿足工業自動化設備在- 40℃~+85℃寬溫域環境下的長期可靠運行需求，而現代工業場景（如戶外基站、北方工廠、高溫生產車間）對寬溫穩定性的要求日益嚴苛。

1. 產品破局：CBMuD120X 電容隔離技術如何破解工業通信難題

CBMuD120X是高速2通道數字隔離器，采用高性能電容隔離技術。它們的最大信號傳輸速率可達90Mbps，具有小的脈寬失真。這些隔離器能夠承受高達3000V RMS的隔離電壓，并滿足常規的測試規范（UL標準），適用于工業控制信號傳輸、電網繼電保護裝置、隔離電源控制等多種應用。

在RS232通信中，雙通道數字隔離器CBMuD120X用于實現控制器與RS232收發器之間的電氣隔離，從而提高抗干擾能力。它通常被放置在MCU和RS232收發器之間，以實現系統間的隔離。

CBMuD120X應用框圖

CBMuD120X產品特性

• 2.5V—5.5V 供電
• 隔離電壓為 3000V RMS
• 共模瞬態抑制 CMTI 高至150KV/uS
• 2.1V 欠壓保護
• 最大信號傳輸為 90Mbps

CBMuD120X產品優勢

• 高共模瞬態干擾抑制能力：能夠有效抵御外部電磁場環境的干擾，保證信號傳輸的穩定性和可靠性。在復雜多變的工業環境中，這一特性對通信系統而言尤為關鍵，它能有效減少外部干擾引發的數據傳輸誤差和系統失效問題。
• 高速傳輸：最大信號傳輸速率可達 90Mbps，傳輸延遲低至10ns，脈寬失真低至5ns，能夠滿足高速數據通信的需求。因此，它非常適合應用于對數據傳輸速度有高要求的場景，例如高速串行通信接口及數據采集系統等。
• 低功耗：工作電流小，在信號數據速率相當的情況下，其功耗只有光耦合器的 1/10 至1/6。對于電池供電的設備或需要長時間運行的系統，低功耗特性有助于延長設備的續航時間。
• 雙通道設計：提供兩個隔離通道，可以實現雙向通信，增加了系統的靈活性和可擴展性。在一些需要同時進行多個信號隔離傳輸的應用中，雙通道設計可以減少器件的使用數量，簡化電路設計。
• 寬電源電壓范圍：支持 2.5V - 5.5V 的供電電壓，能夠適應不同系統的電源需求，方便在不同電壓環境下使用。
• 高隔離電壓：具有高達 3000Vrms 的隔離電壓，能夠有效地隔離系統中的高電壓和低電壓部分，提供安全保障，防止高壓對低壓電路造成損壞。
• 封裝多樣且體積小巧：采用 SOIC8_150MIL 等封裝形式，尺寸小巧，便于在有限的空間內集成，適合各種電路板設計和安裝場景。
• 兼容性好：管角兼容 ADUM120X 系列，方便用戶在進行產品升級或替換時，無需對電路設計進行大的改動。

CBMuD120X產品應用

工業控制：

• 信號傳輸：在工業自動化控制系統中，CBMuD120X可用于各種傳感器與控制器之間的信號傳輸。其高共模瞬態干擾抑制能力能夠有效抵御工業現場的電磁干擾，保證信號的穩定性和準確性。例如，在工廠生產線控制系統中，各類傳感器收集的溫度、壓力、位置等數據需精確傳遞給控制器進行處理，CBMuD1201能有效保障這些數據在復雜電磁環境中的穩定傳輸。
• 馬達控制：對于工業馬達的控制，CBMuD120X可以實現控制信號與馬達驅動電路之間的電氣隔離，防止高電壓或干擾信號對控制電路造成損壞。同時，其卓越的高速傳輸性能充分滿足馬達控制對實時響應的需求，確保馬達能夠迅速響應并實現精準控制。

電力系統：

• 電網繼電保護裝置：在電力系統中，繼電保護裝置扮演著保障電網安全穩定運行的關鍵角色。CBMuD120X被廣泛應用于繼電保護裝置內部不同電路模塊間的信號隔離與傳輸，有效提升了系統的抗干擾性和可靠性。例如，在電流檢測、故障判斷等環節，CBMuD120X可以確保信號的準確傳輸，避免因干擾導致的誤動作或拒動。
• 太陽能逆變器：太陽能逆變器是將太陽能電池板產生的直流電轉換為交流電的關鍵設備。CBMuD120X可用于逆變器的控制電路與功率電路之間的隔離，防止高電壓和大電流對控制電路的影響。同時，數字隔離器的低功耗特性有助于降低逆變器的整體能耗，從而提高能源轉換效率。

通信設備：

• 替代光耦：在一些通信設備中，傳統的光耦合器可能會受到體積、成本等因素的限制。CBMuD120X可以作為光耦合器的替代品，實現數字信號的隔離傳輸。其體積小巧、性能穩定可靠，無需外部驅動器和其他分立器件，從而簡化了電路設計流程，進一步降低了整體成本。
• 數據傳輸接口：在通信設備的數據傳輸接口部分，CBMuD120X可以提供高速的數字信號隔離傳輸，確保數據在不同模塊之間的可靠交換。例如，在串行通信接口、以太網接口等場景中，CBMuD120X可以發揮重要作用。