【选型】工业4.0研讨会：信号隔离异军突起，数字隔离更靠得住

时间： 2017-03-30 来源：世强

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信号隔离是保证工业生产系统稳定性和可靠性的关键一步，使用光耦不仅会带来延迟，功耗也极高，而且数据传输速率低，即使存在高效率和高速度的光耦，成本也会进一步攀升。针对上述问题，世强技术中心资深现场应用工程师刘志勇在北京站会上分析了SILICON LABS数字隔离与传统光耦性能的对比。他举例到："Silicon Labs Si86xx系列隔离产品采用CMOS电平输入，具有功耗小、数据延时极低的特点。其数据传输速度高达150M，是目前业内最快的数字隔离器。相比光耦产品其PCB面积更是可小10倍之多。"此外，Si86xx具有更高的可靠性，易于多通道集成，封装小，支持数据双向隔离传输，上电和正常工作中具有UVLO功能，CMTI性能极高，工作温度范围为-40~125摄氏度，长达60年的无故障应用时间。

图1：Si86xx系列隔离产品介绍

Silicon Labs数字隔离器Si87xx可完美替代光电耦合器应用的场合，如太阳能逆变器、SMPS、UPS、工业驱动器、PLC等等。光电耦合由于缺乏高噪声抑制和高速能力，其性能也会随时间和温度变化而下降，因此在许多高温工业应用中不能满足可靠性要求。与光耦不同，Si87xx性能不会随使用时间、温度和电源而衰减，可靠性增强，明显提高了时序特性和器件之间的一致性；Si87xx降低了整体系统功耗，且具有较强的抗噪能力，确保在强干扰环境中仍可稳定工作；Si87xx具有4种封装类型和差异化的产品选项，可使客户更加灵活地升级产品。Si87xx可完全消除基于LED的光耦所特有的敏感性，分别从可靠性、功耗、抗干扰、时序上进行了性能提升，如下图2、3所示。

图2：更可靠、更低功耗输入隔离产品Si87xx

图3：15MdB输出选择：推挽输出、三态门输出

Silicon Labs八通道数字隔离器Si838x与基于光电耦合器的PLC解决方案相比，可提供更长的使用寿命和更高的可靠性。刘志勇表示："Si838x兼顾高速与低速应用，数据传输速率范围在250K~2MdB，采用QSOP20封装。该隔离器同时支持并行输出和SPI串行输出，SPI支持级联，采用模拟LED输入技术，使用寿命更长，是高速、双极性隔离解决方案。目前主要应用在PLC数字输入及工控数字I/O中。"

图4：八通道数字隔离Si838x

为满足工业自动化领域中对即插即用型隔离电源的使用需求，Silicon Labs推出一款旨在为信号和电源隔离提供完整的高集成解决方案——数字隔离器Si88xx。该隔离器可提供高达5W的功率输出，具有极低的EMI、高数据率、高噪声抑制能力，满足高通道密度需求。刘志勇介绍到："独立的隔离电源模块成本昂贵，若增加一个独立的开关电源不但使电路复杂、可靠性变差，而且占用PCB空间大。"

他表示可在实现数字信号隔离的同时解决副边电源是解决上述问题的关键。Silicon Labs推出的Si88xx是一款自带副边电源的隔离产品，其外围电路简单，支持2、4通道速率高达100MdB的数据传输。因此可很好地实现数字信号隔离的同时解决副边电源问题。相比于同类产品ADU*347X，Si88xx的主要优势集中在电磁辐射低、EMC设计裕量大、性价比高和成本大幅减少方面。

图5：Si88xx隔离产品解决副边电源问题

图6：相比于同类型某产品，Si88xx所呈现的技术优势

还有更多关于2017年工业4.0创新应用巡回研讨会的现场技术报道，敬请关注。

图7：工业4.0研讨会北京站现场

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