【应用】一“芯”六路的数字隔离让您的充电桩更安全更低成本

时间： 2019-09-05 来源：世强作者：东方的风

技术问答

由于新能源汽车行业迅速发展，政府和企业都加大关注力度，我国正处于充电站基础设施建设的高峰期，未来几年充电桩产品都将呈井喷式增长。

图1：充电桩原理图

图1为充电桩的工作原理图，交流电经过整流后变为直流电，经过PFC升压，再经过DC/DC隔离转换得到输出电压，从而提供给汽车充电。主控MCU通过对强电侧电压电流信息的采样监控，控制功率器件的开通与关断，保障系统安全可靠运行。

作为工业产品，充电桩对可靠性要求非常高，因此需通过各种安规认证和EMC测试认证。但其强电侧的干扰一般较大，非常容易对弱电以及系统主控部分造成干扰，造成系统无法正常工作，更严重时甚至会造成系统损坏炸机。因此为防止强电侧的干扰影响，设计者往往需要将强弱电隔离。

在充电桩系统中，需要对母线的电压和电流以及输出端口的电压和电流进行监控，就需要用隔离型的电压电流采样器件。过去充电桩的隔离一般是采用传统的光耦隔离，但近年来数字隔离也越来越多的受到设计者的青睐。因为较之光耦，数字隔离速度更快、使用寿命更长、抗扰度更高。SILICON LABS的Si86xx系列就是一款非常适用于充电桩的六路超低功耗数字隔离器。

图2：Silicon Labs隔离原理图

在充电桩应用中，Si86xx数字隔离器的基本操作原则在某种程度上类似于光电耦合器，不同之处在于输出逻辑状态控制取决于高频（HF）载波，而非光的存在与否。Si86xx在充电桩的应用中具有以下优点：

1）关键运行参数不会随着电压、温度和充电桩设备年限的变化而改变，因此设计无需考虑余量，提高了系统性能。具有60年以上TDDB，从而也保证了充电桩的长使用周期。
2）高电场抗扰度，最高达50V/M 的电场抗扰度，1000A/M 以上的磁场抗扰度，因此可增强充电桩的抗干扰能力。
3）高共模瞬态抗扰度（CMTI），最高达50 kV/µs。
4）行业领先的ESD容差，最高达6 kV HBM。
5）易于使用。无CTR，内部寄生耦合比光电耦合器低2到3倍，以及直观的设备行为。
6）符合 FCC Part B 传导和辐射标准,EMI排放标准。无需担心隔离内部高频（HF）载波对产品的电磁干扰。且使充电桩轻松通过EMC等认证。

另外，Si86xx针对充电桩内部的数字通讯，有对应的RS485隔离和CAN_BUS隔离方案，有效保护充电桩通讯信号的安全和稳定。1颗Si86xx芯片最多可提供6路隔离通道给电压、电流等数据采集的隔离用，因此可有效减少PCB设计面积，有利于产品设计，采购和生产。

图3：Silicon labs通讯隔离方案

下面把Si86xx的一些主要参数罗列出来，供大家了解及参考。
Si86xx的主要参数：
• 工作速率：1Mbps-150Mbps
• 高达 5000 VRMS的隔离
• UL、CSA、VDE验证
• 60年的使用寿命和额定工作电压
• 高电磁抗扰度
• 2.5 至5.5 V的电源电压
• 独立的双向SDA和SCL隔离通道
--具有35 mA反向电流的开漏输出
--支持高达1.7 MH的I2C时钟
--单向隔离通道支持额外的系统信号（Si8605、Si8606）
• –40至+125 °C的温度范围
• 共模瞬态抗扰度50 kV/μs
• AEC-Q100资格
• 符合 RoHS的封装
--SOIC-8窄体
--SOIC-16宽体
--SOIC-16窄体

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Tracyzhang Lv5. 技术专家 2019-12-19

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通宵虫 Lv7. 资深专家 2019-08-11

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天南星 Lv7. 资深专家 2017-12-17

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大周 Lv5. 技术专家 2017-12-17

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申洁 Lv4. 资深工程师 2017-12-17

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不忘初心2013 Lv4. 资深工程师 2017-12-16

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zhangwy Lv4. 资深工程师 2017-12-16

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型号- SMST5381＿X,SMST5341＿X系列,SMST5351B,SMST539X,SMST5351A,SMST5351C,SMST5341＿X,SMST624X,SMST5330X系列,SMST532XX,SMST52112,SMST650D350,SMST530＿X,SMST52112＿X系列,SMST510＿X系列,SMST695X,SMST784X,SMST54133,SMST683X,SMST710X,SMST754X,SMST621X,SMST69XX,SMST54123L,SMST697X,SMST786X,SMST63XX,SMST714X,SMST65XX,SMST52112＿X,SMST30C,SMST650D200,SMST530＿X系列,SMST54123,SMST650D240,SMST120C,SMST100C,SMST54123F,SMST758XX,SMST54X,SMST532XX系列,SMST696X,SMST684X,SMST650D600,SMST781X,SMST54123A,SMST650D800,SMST5147B,SMST622X,SMST755X,SMST610X,SMST654X,SMST5145,SMST626X,SMST715X,SMST5146,SMST614X,SMST658XX,SMST5147,SMST650D140,SMST510＿X,SMST650DXX,SMST5381＿X系列,SMST782X,SMST623X,SMST534X,SMST68XX,SMST655X,SMST538X,SMST64XX,SMST615X,SMST5159,SMST5152,SMST150C,SMS5901,SMST5154,SMST5330X,SMST60C,SMST650D190,SMST650D500,SMST650D100,SMST662X,SMST56X,SMST650D2K2,SMST682X

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Si87XX容耦隔离器较Si86XX隔离器有何性能提升？

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数字隔离器选型：速度高达150M的Silicon Labs数字隔离器，成熟应用于新能源汽车，医疗，工业控制等领域

Silicon Labs数字隔离器产品具有低功耗，最多可达8通道，提供良好的电磁兼容性，有效避免外部电磁干扰，全系产品均过AEC-Q100车规级认证，常年备库存，价格便宜20%。世强是Silicon Labs数字隔离器代理商，可提供Silicon Labs数字隔离器新产品新技术、技术资料、Silicon Labs数字隔离器选型，Silicon Labs数字隔离器供应等服务。

原厂动态发布时间 : 2018-06-11

4通道数字隔离器Si8641，其使能引脚EN1和EN2如何使用？

4通道数字隔离器Si8641的使能引脚EN1和EN2用于控制输出，当接高电平或悬空时，其对应通道的输出与输入信号一致；当使能引脚接低电平时，对应通道的输出呈高阻态。

技术问答发布时间 : 2017-05-05

【应用】上海贝岭数字隔离器BL7120B助力7KW落地式交流充电桩充电控制单元设计，CMTI高达100KV/μs

7KW 380VAC落地式交流充电桩充电控制单元输出指令通过上海贝岭数字隔离器BL7120B给到继电控制回路，继电控制回路与交流接触器组合实现远控或联锁相关电气设备，上海贝岭数字隔离器BL7120B增强型隔离、宽温、工业级抗电磁能力强等特性满足系统对可靠性的需求，在公共停车场长达一年运行中没有发生过交流接触器误动作报警，实现了优化设计的要求。

应用方案发布时间 : 2023-06-20