【应用】荣湃数据传输速率150kbps~200Mbps的数字光耦π131U61R助力智能电表，可减少系统成本

时间： 2023-04-25 来源：荣湃半导体公众号

技术问答

21世纪后，电能计量就进入了智能电表时代，智能电表除了具有电力客户和电力公司电能计量计费的传统功能之外，也是用电信息沟通和供电服务交互的有效工具，是智能电网和智能用电的基础。随着电力领域智能电网建设步伐的加快，智能电表行业具有显著的增长空间。

智能电表从生产、采购、安装到使用的整个生命周期有一套严格的质量监控体系，计量精度和准确度严格执行国家标准，经过严格的检测程序合格后才能安装，从而保障了日常用电结算的准确性和可靠性。智能电表既与电网相连，又与通信网络进行连接，这两个系统一旦出现异常，极易造成损坏，为了保证智能电表中高压和低压模块之间通信的安全性和可靠性，需要对通信线路做隔离设计。

荣湃数字光耦及优势

荣湃数字光耦系列产品基于自主研发的智能分压 (iDivider®) 技术和成熟的CMOS 工艺，具有出色的性能特征和可靠性，整体性能优于光耦和基于其他原理的数字隔离器产品。

什么是iDivider®?

智能分压 (iDivider®)技术是荣湃半导体自主研发的新一代隔离技术，采用电容分压的原理，将电压信号从电容一边传到另一边（如下图1所示），不需RF信号和调制解调，相比其他隔离技术（光耦Opto-Coupler、iCoupler、OOK等），是一种更本质、更简洁的隔离信号传输技术。同时，采用智能分压（iDivider®）技术也使产品电路大大简化，功耗更低，速度更快，抗干扰能力增强，噪声更低。

图1. 荣湃数字隔离器基本架构

得益于iDivider®技术的先进架构，与普通光耦相比，荣湃数字光耦在产品体积、静态功耗、温度特性、传输速率和使用寿命上具有显著的性能优势，特别适用于智能电表、智能家电等需要通讯隔离的应用场景。

荣湃数字光耦产品图

荣湃数字光耦系列产品提供2通道和3通道配置（如下图2所示），150kbps~200Mbps多种数据传输速率产品供客户选择。此外，数字光耦全系产品满足-40℃~125℃工作环境温度，以及每通道约1.08mA的超低静态功耗水平，配合荣湃全新开发的SSOW10封装（如下图3所示），为广大用户提供性能优良、稳定性好、性价比高的高压隔离解决方案。

图3. SSOW10封装尺寸（2/3通道数字光耦）

荣湃数字光耦在智能电表中的应用

在智能电表（如下图4所示）中，通常有两个通讯模块需要进行隔离：

图4. 国网智能电表通讯隔离荣湃数字光耦解决方案

荣湃数字光耦π131U61R与普通低速光耦PC817主要性能参数对比如下表所示：

客户收益

荣湃数字光耦系列产品凭借自主研发的智能分压 (iDivider®) 技术和优异的性能，为客户提供小体积、低功耗、高性价比和高可靠性的隔离解决方案:

√ 外围电路简单，可减少系统成本

√ 更小的体积(仅单路光耦2/3)有助于节省PCB面积

√ 1.08mA/通道(@150kbps)的超低功耗有利于降低系统功耗

√ 2.5V~5.5V供电范围和不同默认输出电平可根据客户应用灵活选择

√ 150kbps~200Mbps数据传输速率满足客户不同应用场景的需求

√ 强大的共模瞬态抗干扰能力（CMTI:> 250kV/μs）满足高噪声等复杂场景应用

√ 传输性能不受温度影响，无光衰问题，解决客户的后顾之忧

√ 更长的可靠性，寿命达到普通光耦的两倍以上

数字光耦是荣湃自主研发的产品，相对于传统的光耦隔离器是一种更加可靠、更高性能的隔离解决方案，它的问世开启了光耦替代新纪元。未来荣湃将深耕隔离+领域，研发创造更多的高性能、高性价比产品，为客户创造新价值。

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选型指南 - 荣湃半导体 - 2022/9/26 PDF 中文下载

与光耦合器相比，荣湃的数字隔离器的主要优势是什么？

与光耦合器相比，荣湃的隔离技术在功耗，速度，器件尺寸，可靠性，共模瞬变抗扰度都有极大的改善，能够在3.3V或5V数字信号隔离应用中取代光耦。对于例如12V或24V的高电压信号隔离，荣湃的光耦兼容数字隔离器可以实现100%兼容，同时性能较光耦更强。

技术问答发布时间 : 2024-10-30

华联电子光耦合器选型指南

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选型指南 - 华联电子 - 2022/11/1 PDF 中文下载

荣湃的光耦兼容类产品之间有何区别？

数字光耦Pai131U6XR产品为一款特殊封装的数字隔离器，具有8mm爬电距离、满足系统级加强绝缘标准的同时，每通道占板面积是普通光耦的33%，能够为客户提供最优的面积效率。光耦兼容型隔离器Pai85X37系列采用电容隔离技术，引脚定义能够完全兼容数字信号类高速光耦，最大通信速率10Mbps。得益于全新的制造工艺，Pai85X37系列产品能工作在5~26V的宽幅供电电压下，满足12V或24V系统的要求，解决了数字隔离器电源电压不足的问题。光耦兼容型固态继电器Pai8558E系列是一款不采用光隔离的固态继电器，其原副边耐压高达5700Vrms，副边关断耐压高达1500V，可满足400V新能源汽车机电系统绝缘检测、功率继电器粘连检测等应用。

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荣湃业内首发车规级3300V数字高压隔离开关，以模拟二极管作为原边输入，完美避免光衰问题

荣湃半导体推出一款创新的3300V耐压数字隔离开关产品——Pai855AEQ-W2R。这款产品采用先进的数字隔离技术，以模拟二极管作为原边输入，彻底摒弃了传统光源作为能量转换载体的方式，因此从根本上避免了光衰问题。作为一款全半导体器件，它不仅拥有卓越的耐久性，寿命得到有力保障，同时也在高温环境下展现出优越的性能。

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荣湃数字隔离器传播延时是多少，有应用优势吗？

荣湃E、M系列数字隔离器的典型传播延时为14ns，这一参数显著低于高速光耦约50ns的传播延时，同时可以提供。更低的传播延时有助于通信协议的提速，数字隔离器能够支持更高速的通信协议。

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荣湃的iDivider技术是怎么样的？

智能分压技术（iDivider技术）是荣湃半导体发明的一种数字隔离器技术。它应用了电容分压的原理，直接把电压信号从电容一边传到另一边，不需要RF信号和调制解调，解决了其他隔离技术（如光耦的opto-coupler技术，icoupler技术，OOK技术等）的大部分问题，是一种更本质，更简洁的隔离信号传输技术。智能分压（iDivider）技术电路大大简化，功耗更低，速度更快，抗干扰能力增强，噪声更低。

技术问答发布时间 : 2024-10-30

荣湃π131U6xR系列数字光耦——1万伏瞬态耐压，数据速率可超200Mbps，智能电表隔离的理想之选

在智能电表中，有两处会用到隔离产品：第一处是计量模块和主控MCU之间的串口通信；第二块是主控MCU对外的485隔离通信。荣湃半导体针对电表市场推出了数字光耦产品，为客户提供了高性价比的隔离产品，无论速率，性能，耐压和可靠性都有优越的表现，目前数字光耦月出货量已经达到百万级别。数字光耦的小巧为客户的设计节省了PCB空间，顺应了客户小型化的需求，其电气间隙并未改变。

产品发布时间 : 2024-04-08

纳芯微工业控制解决方案

型号- NSI6801,NSI1311,NSI1312,NSH050,NSI824X,NSAD114X,NCA8244,NSM2017,NSM211X,NST175,NSM2019,NSM2013,NSI22C11,NSL82XX,NSM2015,NSI68515,NSM2011,NSD5604,NSM2012,NSA2862X,NSR33XXX,NST86,NSOPA9XXX,NSI1300,NSI6801M,NSREF31XX,NSI1306,NST112X,NSI1303,NCA1044,NSI1305,NSR7808,NSE11409,NSI8266,NSI8100,NSR28C4X,NIRS21,NSI8260,NSOPA8XXX,NCA9555,NSI1200C,NSD1026V,NCA1042B,NSAD124X,NSI8608,NSD12416,NCA3176,NSCSA24X,NSI83086,NSM201X,NSI83085,NSM2113,NSM2311,NST235,NSR31XXX,NSCA199,NSA2860X,NST60,NSD1624,NST20,NIRS31,NSR104XX,NSR35XXX,NSD1224,NSREF30XX,NSI1200,NSI1042,NSI1400,NSCSA21X,NSD11416,NSC2860X,NSI22C12,NCA1051A,NCA3485,NST1002,NST1001,NSI82XX,NSI8200,NSI1050

应用及方案 - 纳芯微电子 - 2024年4月 PDF 中文下载