Isolateurs numériques de référence internationale dans le cadre de la tendance de développement de l'isolement
Isolateur numérique
Un isolateur numérique est un dispositif qui réalise la transmission de signaux numériques dans l'état d'un isolateur électrique et sert de fonction de base pour fournir des chemins de signaux numériques isolés galvaniquement. Dans le système électronique, lorsque le signal numérique et le signal analogique sont transmis, l'isolateur numérique lui confère une caractéristique d'isolement à haute résistance pour réaliser l'isolement entre le système électronique et l'utilisateur.
La raison de l'introduction de l'isolation est de respecter les réglementations de sécurité ou de réduire le bruit de la boucle de masse. L'isolation galvanique garantit que la transmission des données ne se fait pas par des connexions électriques ou des chemins de fuite, évitant ainsi les risques de sécurité. Cependant, il est inévitable que l'isolement entraîne des limitations en termes de délai, de consommation d'énergie, de coût et de taille. L'objectif des isolateurs numériques est de répondre aux exigences de sécurité tout en minimisant les effets indésirables. À l'heure actuelle, les isolateurs numériques comprennent principalement trois types : l'isolateur optocoupleur, l'isolateur de couplage magnétique et l'isolateur de couplage capacitif.
Bien que l'isolateur numérique à optocoupleur le plus courant puisse répondre aux exigences d'isolement courantes, il a une courte durée de vie et une consommation d'énergie élevée, et il est progressivement remplacé. Le couplage capacitif adopte le principe de la capacité sur puce pour réaliser la transmission d'isolement du signal, avec une longue durée de vie, une faible consommation d'énergie et un taux de transmission élevé. Le type de couplage magnétique peut transférer une énergie supplémentaire sur la base d'un couplage capacitif, ce qui peut étendre considérablement le champ d'application de l'isolateur.
Isolateur numérique TI
Les isolateurs numériques de base et les isolateurs numériques renforcés de TI présentent des avantages en termes de tension de fonctionnement élevée, de faible rayonnement, de faible consommation d'énergie et de rendement élevé. La série TI utilise généralement des grilles isolantes exclusives en dioxyde de silicium (SiO2) sur des matériaux d'isolation pour obtenir ces propriétés. En plus des exigences de performances de base, les isolateurs numériques de TI peuvent également répondre à des applications de petite taille ou sensibles aux coûts.
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(série ISO67xx, TI)
La série ISO67xx est constituée d'isolateurs numériques à couplage capacitif, qui offrent d'excellentes performances d'isolation du signal tout en se concentrant sur les applications à faible coût de conception. Cette série d'isolateurs numériques peut fournir une variété d'options de canaux, aidant à améliorer la protection des circuits critiques dans diverses configurations d'application (signaux SPI, UART, CAN, RS-485, GPIO et I2C).
Du point de vue des produits spécifiques ISO6741 de cette série, ISO6741 est un isolateur numérique à quatre canaux, qui améliore la flexibilité de conception grâce à un fonctionnement à faible puissance et à une conversion de niveau, et prend en charge une large plage de tension d'alimentation de 1,71 V à 5,5 V. Les performances ESD 8kV (contact) évitent d'endommager l'isolateur pendant la maintenance. Le débit de données est jusqu'à 50 Mbps, tandis que la tension de fonctionnement est jusqu'à 1500 V et l'immunité transitoire en mode commun typique est de 75 kV/µs. Du niveau d'indice ci-dessus, on peut dire que ISO6741 fournit une barrière d'isolement incassable.
Si la série ISO67xx constitue un excellent choix pour les applications à faible coût, la série ISO70xx offre la consommation d'énergie ultra-faible la plus élevée de l'industrie.
La gamme complète de produits ISO67xx peut fonctionner à une puissance ultra-faible, avec une consommation de courant par canal aussi faible que 4,2 A, une consommation de courant totale à 10 kbps, moins de 20 A, et la puissance peut être étendue à 2 Mbps. En même temps de faible consommation d'énergie, ISO67xx prend en charge une tension d'isolement de 3kVrms et une valeur typique de 100kV/μs pour l'immunité transitoire en mode commun.Cette force d'isolement est suffisamment fiable.
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(ISO6741, TI)
Isolateur numérique ADI
Les isolateurs numériques d'ADI sont des isolateurs numériques à couplage magnétique qui utilisent la technologie iCoupler pour obtenir une conception illimitée. Dans l'ensemble, les isolateurs numériques d'ADI présentent de grands avantages en termes de robustesse et de flexibilité multicanaux (jusqu'à 6 canaux).
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(ADuM141ES, ADI)
ADuM141ES, un isolateur numérique à quatre canaux de 150 Mbps pour les applications aérospatiales, utilise la technologie brevetée iCoupler® d'ADI. Ces composants d'isolation combinent une technologie de semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS) à grande vitesse et une technologie de transformateur monolithique à noyau d'air pour offrir de meilleures caractéristiques de performance.
Du point de vue numérique spécifique, lorsque l'ADuM141ES fonctionne à 5 V, le délai de propagation maximal est de 13,5 ns, la distorsion de largeur d'impulsion est inférieure à 3 ns et l'immunité transitoire en mode commun est très élevée, ce qui peut atteindre plus de 100 kV/µs. Dans le même temps, les canaux de données ADuM141ES sont indépendants les uns des autres et peuvent supporter une tension nominale de 400 V rms. Cet appareil fonctionne à une tension d'alimentation comprise entre 1,8 V et 5 V et est compatible avec les systèmes à basse tension et prend en charge la conversion de tension à travers les barrières d'isolement.
La faible consommation d'énergie se reflète également dans la valeur du courant. À 150 MBPS, le courant d'alimentation du côté 1 est de 17 mA et le courant d'alimentation du côté 2 est de 17,5 mA, garantissant le taux de transmission des données et réduisant la consommation d'énergie.
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(ADuM260N, ADI)
Les performances de l'ADuM141ES à quatre canaux sont suffisamment solides. Jetons un coup d'œil au robuste isolateur numérique à six canaux de 5,0 kVrms avec des canaux intégrés à sécurité intégrée et zéro retour.
Immunité aux transitoires en mode commun 100 kV/μs, délai de propagation de 13 ns à 5 V, faible latence de 15 ns à 1,8 V, débit de données maximal de 150 Mbps, certification de sécurité VIORM peak 849 V, 1 minute 5000 V rms Certifié UL, 125℃ high environnement de travail de température, boîtier SOIC_IC à corps large à 16 broches. Une tension de fonctionnement élevée, un faible rayonnement, une faible consommation d'énergie et un rendement élevé sont pleinement reflétés dans les données ci-dessus.
Isolateur numérique Toshiba
Les isolateurs numériques de Toshiba utilisent principalement des optocoupleurs, leurs performances seront donc plus faibles que les isolateurs numériques hautes performances fournis par TI et ADI mentionnés ci-dessus.
Toshiba TLP350 est un produit d'isolateur numérique plus récent, utilisé dans divers onduleurs (tels que les onduleurs industriels, les onduleurs et les conditionneurs d'alimentation pour la production d'énergie photovoltaïque) IC d'entraînement de porte d'élément de puissance. La fiabilité de l'appareil est principalement améliorée et son coût est inférieur.
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(TLP350, Toshiba)
Le TLP350 peut empêcher la panne des dispositifs d'alimentation en supprimant la surtension qui se produit lors d'une mise hors tension anormale. Lorsque la tension d'alimentation est anormale et qu'une surintensité est détectée, un signal de défaut sera renvoyé. Dans le même temps, la fonction d'arrêt progressif de la détection de surintensité permet au dispositif d'alimentation de s'éteindre plus doucement. Ces améliorations sont axées sur la fiabilité et la stabilité.
Car à partir des seuls paramètres techniques, les optocoupleurs présentent des inconvénients naturels par rapport aux autres types. Le courant nominal de ce produit est de 2,5 A, ce qui représente sans aucun doute une charge de consommation électrique importante. La suppression des transitoires en mode commun est de 25 kV/µs, ce qui est en fait assez bon dans les produits optocoupleurs.
Isolateur numérique Broadcom
Broadcom a toujours été l'un des principaux fournisseurs d'opto-isolateurs. Actuellement, nous fournissons des optocoupleurs scellés militaires hautement fiables, des optocoupleurs à isolation galvanique pour les applications industrielles et des optocoupleurs conçus pour répondre aux exigences d'isolation et de fiabilité des applications de qualité automobile.
Bien qu'il s'agisse d'un expert en optocoupleurs, ses isolateurs numériques CMPS de la série ACML-74xx adoptent un couplage magnétique grâce à une isolation épaisse, qui présente une vitesse élevée et des performances d'isolation élevées, ainsi qu'une faible consommation d'énergie à des débits de données élevés. La série HCPL-90xx/-09xx d'isolateurs numériques CMOS intègre la technologie de magnétorésistance géante (GMR) avec des performances à grande vitesse et d'excellentes spécifications d'immunité transitoire.
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(ACML-7400, Broadcom)
La série ACML-74x0 d'isolateurs numériques CMOS consomme une petite quantité d'énergie, même à des débits de données élevés, et peut atteindre des performances de suppression des transitoires grâce à un montage en surface compact. Ces isolateurs numériques CMOS respectent un délai de propagation maximal de 36 ns et une distorsion de largeur d'impulsion maximale de 3 ns. Ils peuvent également fonctionner à un débit de 100 MBd.
Dans l'isolateur numérique CMOS ACML-7400 à quatre canaux de la figure ci-dessus, un dispositif unidirectionnel est configuré et il y a quatre canaux dans une direction, et chaque canal se situe généralement dans la plage de faible consommation d'énergie de 15 mA. Et la capacité de tenue à la tension de travail est extrêmement élevée, le maximum peut supporter 800 V rms. La capacité de suppression des transitoires en mode commun est également excellente, avec un minimum de 25 kV/µs et généralement 50 kV/µs.
sommaire
La technologie d'isolation numérique est une tendance inévitable du développement de l'isolation, et l'industrie nationale des isolateurs numériques est encore un marché sous-développé. Dans le prochain numéro, nous nous concentrerons sur les fabricants nationaux d'isolateurs numériques pour voir comment ils peuvent aider le marché national à se débarrasser de la dépendance à l'égard des importations.