【技术】CMOS数字隔离技术，替代光电耦合器，助力光伏逆变器更高可靠性
一百多年来火力发电设施已被证明是稳定和可靠的能量来源，但这些设施巨大而复杂，并且构建成本日益高涨。同时，以最小的碳排放和环境影响标准来运行这些设施也面临着极大挑战和成本压力。 相比之下，现代光伏(PV)电力系统成为火力发电厂的合理替代方案， 其可以提供更低的长期运行成本、模块化的可扩展性、更高效，同时碳排放比集中式发电设施低很多。光伏发电系统由多个部分组成，例如把光能转换成电能的光伏面板、机械、电气连接器、配件，以及把太阳能产生的电输送到电网过程中必不可少的太阳能逆变器等。
光伏逆变器要在高温和/或严寒中工作25年， 我们在选择用于逆变器的元器件时要特别注意。很明显，一些元器件，例如用于滤波的电解电容和用于光电隔离的光电耦合器，不可能有25年的寿命。电解电容会干涸并枯竭，光电耦合器的LED亮度会逐渐暗淡，直到停止运行。对于这些脆弱元器件的解决方法是采用高质量的薄膜电容器(有更高可靠性，但也需要更高成本)进行替换。而最佳的长期解决方案是放弃光电耦合器而采用先进的CMOS工艺隔离元器件。
CMOS工艺技术提供高可靠性、低成本、高速率、小尺寸、低功耗、在极端电压和温度范围内运行稳定性，以及其他许多值得拥有的特性。与光电耦合器中所用的砷化镓(GaAs)工艺技术不同，采用CMOS工艺制造的器件没有内在机械磨损。底层CMOS隔离单元是电容性、全差分和高度优化的，这满足严格的时序性能、低功耗，以及由外场和快速共模瞬变而造成数据错误的高免疫力。事实上，将CMOS工艺技术结合专有的硅产品设计，其带来的优势使隔离器件更加牢靠， 更“接近理想”隔离器件。与以前大家看到的有所不同，这些器件提供更完整的功能集成度、大幅提高可靠性(60年以上的隔离栅寿命)；可在最大VDD下，支持-40℃到+125℃连续运行温度范围，大幅提高性能、降低功耗、节省电路板面积并提高易用性。
21世纪光伏逆变器元器件解决方案
如图1所示，光伏逆变器的结构并非仅限于单相、基于变压器的逆变器。其他常见类型包括：高频率、双极型、三相无变压器和电池供电逆变器。虽然其拓扑结构彼此不同，但通常共用相同的元器件解决方案。框图2中显示几个使用在基于变压器、三相逆变器的 CMOS工艺隔离器件。
图1：单级、单相逆变器框图
图2：使用CMOS隔离器件的三相逆变器
这是一个典型的闭环结构， 数字控制器调节电源开关的占空比， 迫使光伏发电系统输出电压的幅值和相位与电网需求精确匹配。隔离门驱动器在单一封装中集成安全认证过的电气隔离(1kV、2.5kV或5kV等级)和高压侧(high-side)电平转换功能，不需要外部隔离器件。 每个驱动器输出与其他输出隔离，使正负电压输出可以混合使用，而不会产生闭锁效应(latch-up)。
反馈到控制器的电流由一个4mm x 4mm x 1mm的CMOS隔离交流电流感应器提供(其1kV 隔离等级受限于封装，更大封装版本有高达5kVrms等级)。此单芯片感应器具有比电流感应变压器更宽的温度范围、 更高精度及可靠性。该传感器在每个周期复位，由数字控制器产生的逆变器门控制信号产生周期信号，从而无需外部复位电路。电网反馈是系统反馈控制机制的重要组成部分。电阻衰减器用于降低电网电压到PWM调制器兼容的范围，把正弦波输入转换成一个离散的PWM波形，并且由CMOS数字隔离器安全隔离。
光伏发电系统对于发电领域来说是一项相对较新的技术。和其他新兴技术一样，光伏发电系统将随着技术的成熟而迅速变化，其无疑将持续发展，以满足市场对更高容量、更低成本和更高可靠性的需求。 当出现这些需求时，光伏逆变器将在功能性上进一步扩展，设计人员将需要更高集成度、特定应用相关的元器件级装置，这将进一步促进和推动CMOS工艺隔离技术的创新。随着不断发展，光伏发电系统将变得更加普遍，最终成为公共服务设施中的主流，从而大大减少我们对火力发电的依赖。
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阿尼古 Lv8. 研究员 2023-06-21感谢分享 -
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用户95404288 Lv8. 研究员 2018-11-12学习 -
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阿三 Lv4. 资深工程师 2018-11-09学习下 -
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terrydl Lv9. 科学家 2018-08-09不错 -
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scjzlq Lv6. 高级专家 2017-12-30顶一个 -
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用户_2482 Lv4. 资深工程师 2017-10-29支持一下
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Silicon Labs（芯科科技） Si86xx数字隔离器数据手册
该资料介绍了Si86xx系列数字隔离器，这是一种超低功耗的CMOS设备，提供高速数据传输、传播延迟、功率、尺寸、可靠性和外部BOM优势。这些产品适用于广泛的温度范围和整个使用寿命，具有施密特触发输入以提高噪声免疫力。
SILICON LABS - 1MBPS，2.5KV RMS数字隔离器,隔离耦合器,1MBPS, 2.5KVRMS DIGITAL ISOLATORS,SI8661BC-B-IS1R,SI8642BB-B-IS,SI8642ED-B-ISR,SI8621BC-B-ISR,SI8620AX,SI8652BB-B-IS1R,SI8651BB-B-IS1,SI8660BA-B-IS1,SI8650,SI8662BC-B-IS1,SI8663AB-B-IS1R,SI8645BA-B-IU,SI8655,SI8642BB-B-IS1,SI8651,SI8652,SI8620AB-B-ISR,SI8652EC-B-IS1,SI8660BB-B-IS1R,SI863X,SI8640BB-B-IS,SI8650BD-B-ISR,SI8645BB-B-IS1,SI8630AB-B-IS1R,SI8663EC-B-IS1R,SI8640BD-B-IS,SI8662BB-B-IS1R,SI8660,SI8661,SI8635BD-B-ISR,SI8610BB-B-ISR,SI8660ED-B-ISR,SI8635BD-B-IS,SI8622ED-B-ISR,SI8662,SI8663,SI8642BD-B-IS,SI8661EC-B-IS1,SI8631BD-B-IS,SI8631AX,SI864X,SI8610ED-B-ISR,SI8635BC-B-IS1R,SI8630BC-B-IS1,SI8640EC-B-IS1,SI8661EC-B-IS1R,SI8663BD-B-IS,SI8622EC-B-ISR,SI8610BB-B-IS,SI8641BB-B-IUR,SI865X,SI8660BA-A-IS1,SI8651ED-B-ISR,SI8641BC-B-IS1R,SI8642AX,SI8663ED-B-ISR,SI8635BC-B-IS1,SI8631BB-B-IS,SI8635BB-B-IS,SI8661AB-B-IS1,SI8661AB-B-IS1R,SI8642AB-B-IS,SI8650ED-B-IS,SI8641BA-B-IU,SI8631AB-B-IS,SI8622EB-B-IS,SI8650AB-B-IS1R,SI8620AB-B-IS,SI8631EC-B-IS1,SI8655BD-B-ISR,SI86XX,SI866X,SI8621ED-B-IS,SI8663BC-B-IS1R,SI8630AX,SI8640BA-B-IUR,SI8641BD-B-ISR,SI8652AB-B-IS1,SI8622EC-B-IS,SI8641EC-B-IS1,SI8621BB-B-IS,SI8631AB-B-ISR,SI8631BB-B-ISR,SI8640AB-B-IS1,SI8640BC-B-IS1R,SI8652BD-B-IS,SI8655BD-B-IS,SI8610BC-B-ISR,SI8630ED-B-ISR,SI8662BD-B-ISR,SI8610AB-B-IS,SI8620BC-B-IS,SI8620BB-B-IS,SI8610,SI8641AX,SI8662BB-B-IS1,SI8620EC-B-IS,SI8655BB-B-IS1R,SI8660ED-B-IS,SI8645BB-B-IS1R,SI8631BB-B-IS1,SI8622BB-B-ISR,SI8620ED-B-ISR,SI8650BC-B-IS1,SI8663AB-B-IS1,SI8640AB-B-ISR,SI8662ED-B-ISR,SI8622ED-B-IS,SI8630BC-B-IS1R,SI8641BB-B-ISR,SI8622,SI8642BT-ISR,SI8631BC-B-IS1R,SI8640BB-B-IS1,SI8641BC-B-IS1,SI8620,SI8641BD-D-IS,SI8621,SI8640EC-B-IS1R,SI8652AX,SI8641ED-B-ISR,SI8620BC-B-ISR,SI8620BD-B-IS,SI8622BD-B-IS,SI8655BA-B-ISR,SI8620EC-B-ISR,SI8641ED-B-IS,SI8640AB-B-IS1R,SI8661BD-B-IS,SI8635,SI8630EC-B-IS1R,SI8630,SI8631,SI8640AX,SI8663AX,SI8630AB-B-IS1,SI8621AB-B-ISR,SI861X,SI8652ED-B-IS,SI8650EC-B-IS1,SI8642BB-B-IS1R,SI8620BD-B-ISR,SI8662AB-B-IS1R,SI8662BC-B-IS1R,SI8663ED-B-IS,SI8650BD-B-IS,SI8640BC-B-IS1,SI8645,SI8662EC-B-IS1,SI8640,SI8641,SI8630ED-B-IS,SI8642,SI8651AX,SI8640AB-B-IS,SI862X,SI8641BB-B-IS,SI8655BA-B-IUR,SI8621EC-B-ISR,SI8661BB-B-IS1R,SI8652BC-B-IS1R,SI8655BB-B-IS1,SI8645BD-B-ISR,SI8642AB-B-IS1,SI8620BB-B-ISR,SI8662AX,SI8645BB-B-IS,SI8650ED-B-ISR,SI8662EC-B-IS1R,SI8642BC-B-IS1R,SI8660AB-B-IS1,SI8642BA-B-IU,SI8621AB-B-IS,SI8640BA-B-IU,SI8652EC-B-IS1R,SI8660BA-B-IS1R,SI8642AB-B-ISR,SI8630EC-B-IS1,SI8630AB-B-IS,SI8651AB-B-IS1,SI8641BA-B-IUR,SI8650AX,SI8631ED-B-IS,SI8642BD-B-ISR,SI8652BB-B-IS1,SI8660BC-B-IS1R,SI8630AB-B-ISR,SI8640ED-B-IS,SI8651BB-B-IS1R,SI8642ED-B-IS,SI8652AB-B-IS1R,SI8622BC-B-ISR,SI8631BC-B-IS1,SI8650BB-B-IS1,SI8610ED-B-IS,SI8631AB-B-IS1R,SI8641BB-B-IS1,SI8650BC-B-IS1R,SI8660BD-B-IS,SI8655BA-C-IUR,SI8631BD-B-ISR,SI8641BB-B-IS1R,SI8663BD-B-ISR,SI8661AX,SI8610BC-B-IS,SI8651EC-B-IS1,SI8661BB-B-IS1,SI8631EC-B-IS1R,SI8661ED-B-IS,SI8622EB-B-ISR,SI8652BC-B-IS1,SI8631AB-B-IS1,SI8651BD-B-ISR,SI8610AB-B-ISR,SI8621ED-B-ISR,SI8640BB-B-ISR,SI8622BD-B-ISR,SI8630BB-B-IS1R,SI8642EC-B-IS1R,SI8645BD-B-IS,SI8641BD-B-IS,SI8661BC-B-IS1,SI8630BD-B-IS,SI8660EC-B-IS1,SI8610BD-B-ISR,SI8641EC-B-IS1R,SI8645BC-B-IS1,SI8650EC-B-IS1R,SI8622BB-B-IS,SI8630BD-B-ISR,SI8640BB-B-IS1R,SI8641BA-C-IU,SI8635BB-B-ISR,SI8621BC-B-IS,SI8641AB-B-IS1R,SI8622BC-B-IS,SI8660AX,SI8610EC-B-ISR,SI8621EC-B-IS,SI8651BC-B-IS1,SI8651ED-B-IS,SI8662ED-B-IS,SI8610AX,SI8641BA-C-IUR,SI8652BD-B-ISR,SI8663EC-B-IS1,SI8621BD-B-ISR,SI8641BB-B-IU,SI8651BD-B-IS,SI8651EC-B-IS1R,SI8663BB-B-IS1R,SI8620ED-B-IS,SI8640BD-B-ISR,SI8660AB-B-IS1R,SI8641AB-B-IS,SI8642AB-B-IS1R,SI8660BC-B-IS1,SI8630BB-B-ISR,SI8642EC-B-IS1,SI8640ED-B-ISR,SI8645BB-B-ISR,SI8621AX,SI8660BD-B-ISR,SI8655BA-B-IS,SI8641AB-B-IS1,SI8650AB-B-IS1,SI8661BD-B-ISR,SI8663BC-B-IS1,SI8631ED-B-ISR,SI8662BD-B-IS,SI8655BA-B-IU,SI8650BB-B-IS1R,SI8621BB-B-ISR,SI8645BA-B-IUR,SI8630BB-B-IS,SI8610EC-B-IS,SI8630BB-B-IS1,SI8660BB-B-IS1,SI8610BD-B-IS,SI8660EC-B-IS1R,SI8645BC-B-IS1R,SI8662AB-B-IS1,SI8663BB-B-IS1,SI8652ED-B-ISR,SI8641AB-B-ISR,SI8661ED-B-ISR,SI8642BB-B-ISR,SI8631BB-B-IS1R,SI8642BA-B-IUR,SI8651AB-B-IS1R,SI8642BC-B-IS1,SI8621BD-B-IS,SI8651BC-B-IS1R,室内照明,车载娱乐,COMMUNICATION SYSTEMS,电机控制,固网及电话交换设备,车载,车联网,手机相关,工业自动化系统,医学电子学,INDUSTRIAL AUTOMATION SYSTEMS,POWER INVERTERS,电脑外设,ISOLATED ADC, DAC,智能家居,MEDICAL ELECTRONICS,混合动力汽车,隔离开关模式电源,数据通信,车身和底盘,便携数码,电动汽车动力系统,小家电,HYBRID ELECTRIC VEHICLES,燃油汽车动力系统,MOTOR CONTROL,消费电子部件,车载通讯,隔离的 ADC、DAC,电脑,工业电子,ISOLATED SWITCH MODE SUPPLIES,通信系统,可穿戴设备,大家电,功率逆变器
Si86xx产品介绍
本资料介绍了Si86xx系列超低功耗数字隔离器，该系列产品采用CMOS工艺制造，提供高速数据传输、宽工作电压范围、高隔离耐压和多种封装选项。这些产品适用于工业自动化系统、医疗电子设备、汽车充电系统和通信系统等领域。
SILICON LABS - 1 MBPS, 2.5 KVRMS DIGITAL ISOLATORS,1 MBPS，2.5 KVRMS数字隔离器,1 MBPS, 2.5 KVRMS DIGITAL ISOLATORS,1 MBPS，2.5 KV RMS数字隔离器,SI86XXXA-X-XX,SI8620AX,SI8640AB-B-IS1,SI8650,SI8621AB-AS,SI8610AB-B-IS,SI8642AB-B-IS1,SI8660AX,SI8651,SI8652,SI8662AX,SI8641AX,SI8663AB-AS1R,SI863X,SI8660AB-B-IS1,SI8610AX,SI8663AB-B-IS1,SI8621AB-B-IS,SI8621AB-ASR,SI8630AB-B-IS,SI8651AB-B-IS1,SI8650AX,SI8631AX,SI8652AX,SI8641AB-B-IS,SI8642AB-AS1R,SI864X,SI8642AB-AS1,SI8621AX,SI8641AB-B-IS1,SI8650AB-B-IS1,SI8630,SI8631,SI8640AX,SI8661AX,SI8642AX,SI8663AX,SI8630AB-B-IS1,SI8661AB-B-IS1,SI861X,SI8663AB-AS1,SI8642AB-B-IS,SI8662AB-B-IS1,SI8641AB-AS1,SI8631AB-B-IS1,SI8631AB-B-IS,SI8620AB-B-IS,SI86XX,SI866X,SI8640,SI8641,SI8651AX,SI8642,SI8640AB-B-IS,SI8630AX,SI8641AB-AS1R,SI8652AB-B-IS1,SI862X,COMMUNICATION SYSTEMS,电机控制,CHARGING STATIONS,工业自动化系统,医学电子学,电池管理系统,HYBRID ELECTRIC VEHICLES,INDUSTRIAL AUTOMATION SYSTEMS,POWER INVERTERS,ISOLATED ADC, DAC,车载充电器,电池电动汽车,MEDICAL ELECTRONICS,混合动力汽车,ON-BOARD CHARGERS,牵引逆变器,隔离开关模式电源,TRACTION INVERTERS,MOTOR CONTROL,BATTERY ELECTRIC VEHICLES,隔离的 ADC、DAC,ISOLATED SWITCH MODE SUPPLIES,BATTERY MANAGEMENT SYSTEMS,充电站,通信系统,功率逆变器
Si8751/52数据表
Si875x是一款隔离式场效应晶体管（FET）驱动器，支持客户选择的外部FET。它结合了强大的隔离技术和SSR FET驱动器，形成一个完整的隔离开关。该产品提供灵活的输入选项，包括数字CMOS引脚控制或二极管仿真输入，适用于各种应用需求。Si875x无需额外的次级侧直流电压源，因为它可以生成自包含的门极驱动输出电压，从而降低成本、尺寸和复杂性。
SILICON LABS
模拟隔离放大器的简单替代方案
本文介绍了基于Silicon Labs Si86xx系列的CMOS数字隔离器的线性隔离器参考设计。该设计提供了一种简单且经济的线性隔离解决方案，具有高集成度、高性能和可靠性。与传统的ISOamps相比，ISOlinear参考设计提供了更高的信噪比、更好的共模瞬态免疫（CMTI）和更大的隔离等级灵活性。
SILICON LABS - ANALOG ISOLATION AMPLIFIERS,模拟隔离放大器,ACPL-C79A,ACPL-C790,ADIAD202,SI8663,ACPL-780,HCPL-7840,TI ISO-124,ACPL-790,ELECTROCARDIOGRAPH,心电导线图
Silicon Labs（芯科科技） Si8751/Si8752隔离驱动器 数据手册
该资料介绍了Si875x系列隔离场效应晶体管（FET）驱动器，它支持用户选择外部FET，结合了强大的隔离技术和SSR FET驱动器，形成了一个完整、隔离的开关。Si875x具有数字CMOS引脚控制或二极管仿真输入选项，可灵活地应用于AC或DC负载切换，无需额外的次级侧直流电压源，从而降低成本、尺寸和复杂性。
SILICON LABS - 隔离耦合器,带管脚控制或二极管仿真器输入的隔离场效应晶体管驱动器,ISOLATED FET DRIVER WITH PIN CONTROL OR DIODE EMULATOR INPUTS,SI8752AB-AS,SI8751,SI8752AB-AS3,SI8751AB-AS,SI8752,SI8752AB-IS,SI8751AB-AS3,SI875X,SI8751AB-IS,室内照明,车载娱乐,电机控制,固网及电话交换设备,车载,电池监测,车联网,手机相关,混合动力汽车/电动汽车充电,AC MAINS LINE SWITCHING,HVAC RELAYS,阀门控制装置,电脑外设,智能家居,VALVE CONTROLS,BATTERY MONITORING,交流电源线切换,数据通信,车身和底盘,便携数码,电动汽车动力系统,小家电,燃油汽车动力系统,消费电子部件,HEV/EV AUTOMOTIVE CHARGING,车载通讯,电脑,工业电子,暖通空调继电器,可穿戴设备,大家电,MOTOR CONTROLS
Si871x/2x 5 KV LED仿真器输入、逻辑输出隔离器
Si871x/2x系列隔离器是高速数字信号隔离器件，具有高达15 Mbps的数据速率。这些器件采用硅实验室的专有CMOS隔离技术，提供高性能、可靠性和灵活性。特点包括高速、宽电压范围、高隔离电压、宽工作温度范围和多种封装选项。适用于工业自动化、电机控制、数据采集和隔离开关电源等应用。
SILICON LABS
【产品】高达150 Mbps数据处理速率的超低功耗5通道数字隔离器
Si865X系列是由Silicon Labs（芯科科技）推出的超低功耗5通道数字隔离器，通过AEC-Q100认证。作为CMOS器件，与传统隔离技术相比，其具有相当大的数据处理速率，传播延迟，功耗，尺寸，可靠性和外部BOM的优势。Si865X系列数字隔离器支持高达150 Mbps的数据处理速率，所有器件均可实现小于10 ns的传播延迟。
Si87xx 5 KV LED仿真器输入、开集输出隔离器
Si87xx系列隔离器是用于高速数字信号隔离的元器件，具有与常用光电耦合器引脚兼容的特点。该系列器件采用Silicon Labs的专有CMOS隔离技术，提供低功耗和高速度操作，同时具有耐温度、老化、正向电流影响等优点。Si87xx系列支持数据速率高达15 Mbps，具有高达5000 VRMS的隔离电压和10 kV的浪涌保护。该系列适用于工业自动化、电机控制、数据采集、开关模式电源等应用，并符合多项安全认证标准。
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Si838x产品介绍
Si838x 数据表介绍了硅实验室（Silicon Labs）生产的数字场输入器件，适用于可编程逻辑控制器（PLCs）和工业I/O模块。该产品提供八通道输入，支持24V数字逻辑，具有集成安全隔离功能。它采用创新的CMOS LED模拟器技术，无需现场侧电源即可实现双极性能力。Si838x 具有高数据速率、低功耗操作、宽工作电压范围和高电磁免疫性等特点。
SILICON LABS - 8-CH DIGITAL INPUT ISOLATOR,8通道数字输入隔离器,SI838XP,SI8382P-IU,SI8380PS-IU,SI8382PM-IU,SI8384P-IU,SI8382PF-IU,SI8384PS-IU,SI8380P-IU,SI8384PF-IU,SI8388P-IU,SI8384PM-IU,SI8380S-IU,SI838X,SI8380S,SI8380P,SI8380PM-IU,SI8380PF-IU,SI8382PS-IU,可编程逻辑控制器,工业数据采集,DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS,运动控制系统,分布式控制系统,MOTION CONTROL SYSTEMS,I/O模块,INDUSTRIAL DATA ACQUISITION,数控机床,PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS,CNC MACHINES,I/O MODULES
电子商城
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥8.1764
现货： 97,329
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥10.4994
现货： 92,899
品牌：SILICON LABS
品类：Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格：￥27.0929
现货： 71,767
现货市场
品牌：SILICON LABS
品类：Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor
价格：￥2.2924
现货：126,000
服务
可定制连接器单PIN电流最大不超过10A；环境温度：-45度~+125度；寿命/拔插次数：不超过5000次。
最小起订量： 5000 提交需求>
可定制插座连接器的间距1.25mm~2.54mm；列数：单列/双列/三列/四列；端子类型：直焊针、直角焊针、表面贴装式、无焊柔性针压接、绕接、载体.；镀层、车针长度/直径、连接针长度等参数可按需定制。
最小起订量： 1 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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