荣湃半导体数字隔离芯片采用双芯片电容隔离技术,隔离栅电容的电压更低
一、数字隔离芯片信号传输方式
数字隔离芯片在电路中实现安全绝缘功能,同时能够把信号从一端传输到隔离的另一端,实质就是在相应时域范围内传输逻辑1和逻辑0,因此信号的传输方式对数字隔离芯片很重要。数字隔离芯片信号传输方式主要有以下几种:
1、OOK(On-Off Keying)技术
OOK技术是数字调制的一种,也称为二进制幅移键控(2ASK)。当调制信号为逻辑1时,载波处于开状态,当调制信号为逻辑0时,载波处于关状态,如图1a所示,因而称为开关键控(OOK);也可以反过来进行调制,当调制信号为逻辑0时,载波处于开状态,当调制信号为逻辑1时,载波处于关状态,如图1b所示。OOK技术的发射和接收单元的结构简单,是一种低质量、低成本的数字通信类型,很少用在高容量,高性能的通信系统中。OOK技术是节省能量的一种调制方式,因为只有在发送逻辑1或者发送逻辑0时才发送载波,才辐射能量,因而可以节省功率。考虑到有限的芯片尺寸,数字隔离芯片信号传输过程中,采用简单可靠、低成本、低功耗的信号传输技术,因此友商近期的数字隔离芯片多采用OOK技术来传输信号。
图1 OOK示意图
2、边界型脉冲编码调制技术
边界型脉冲编码调制技术是数字调制的一种,当调制信号从逻辑0切换为逻辑1时,载波脉冲串(序列)为M个窄脉冲,当调制信号从逻辑1切换为逻辑0时,载波脉冲串(序列)为N个窄脉冲,接收单元根据载波脉冲串的窄脉冲个数判断调制信号的状态,如图2所示。当传送低频的调制信号时,边界型脉冲编码调制技术可以节省能量,因为只有在调制信号的逻辑状态切换时,才发送有限个载波,才辐射能量,因而可以节省功率。当调制信号频率高时,调制信号频繁的在逻辑0和逻辑1之间切换,所发送载波脉冲数量比较多,辐射能量大,浪费功率。A友商早期数字隔离芯片采用的就是这种边界型脉冲编码调制技术。
图2 边界型脉冲编码调制示意图 图3 边沿直接传输示意图
3、边沿直接传输技术
为了进一步降低信号传输功率,荣湃半导体没有采用调制解调的方式,而是采用上升沿和下降沿直接传输信号的技术。即输入信号从逻辑0切换为逻辑1的上升沿时和从逻辑1切换为逻辑0的下降沿时,利用耦合电容“隔直通交”的特点,信号直接通过耦合电容传到接收单元,如图3所示。为确保输出端状态正确并稳定,借鉴单片机中的看门狗技术,发射单元的调制信号在没有上升沿和下降沿的变化时,会定时发送更新脉冲信号;如果接收单元在设定的短时间内没有收到发射单元的更新脉冲信号,会假定输入端是处于掉电等异常状态,数字隔离芯片输出端会强制输出缺省状态。因为没有采用调制解调的方法,没有高频载波的存在,因此功耗很低,荣湃的数字隔离芯片是目前功耗最低的数字隔离芯片。
二、数字隔离芯片耦合方式
1. 磁场耦合
用磁场传递信号的典型元件是变压器。对交流信号的隔离,可以直接使用变压器。但变压器不能传递直流信号,对频率很低的信号,激磁电感变得很小,传递效果也不好。要用变压器传递直流和低频信号,须在输入端将输入信号调制成一个交流信号,用变压器传递此信号,在输出端解调,得到一个与输入信号相关的输出信号。这就是电感耦合的机理,其本质是通过磁场耦合传递信号,实现隔离,业界常称此技术为磁隔离,电感隔离,其本质就是磁场耦合。
随着技术的发展,MEMS技术(Micro-Electro-Mechanical System,微电子机械系统)使得片上变压器制作成为可以,也为电磁隔离提供了新的发展方向。片上变压器是采用MEMS工艺等集成电路制作手段设计的微米级电感线圈对,基本原理与普通变压器相同,相互靠近的导电线圈通过磁通变化相互感应,但是片上变压器体积小,没有磁芯,高频耦合性能好且不存在磁饱和、退磁等现象。由于体积与集成电路相当,可以利用封装技术与集成电路封装在一起。因为片上变压器没有磁芯,是个空心变压器,易受外部磁场(噪声)的干扰,磁场抗扰度(MFI)低。
2. 电场耦合
电容耦合技术就是在中间介质上采用一个不断变化的电场来传输信息。电容器极板之间的介质空间是一个极高耐压的电介质隔离器,形成数据非接触传输的隔离层。该极板尺寸、极板之间的间隔和电介质材料等决定着电气性能。在电容极板之间存在电场,电容上电压变化引起电场变化,在微观上表现为电容电荷的变化,这样就可以将交流信号传递到下一级。这就是电容耦合的机理,其本质是通过变化的电场来传递信号,通过电介质隔离层实现隔离。业界常称此技术为电容隔离,容隔,其本质就是电场耦合。电容耦合技术属于近距离信号传输,由于电场是封闭的,所以对周边环境辐射和干扰极小,如图6所示。电容耦合对磁场的抗扰度可以使其在饱和或高密度磁场环境下运行。
为了降低隔离栅电容的电压,提高隔离芯片的隔离耐压,荣湃半导体采用双芯片隔离技术,如图5所示。
三、数字隔离芯片的EMI产生机理
1. 磁隔离
采用磁隔离技术的数字隔离芯片,为了可靠传输信号,片上变压器的线圈匝数不能太少,也就是说激磁电感不能太小;因为片上变压器线圈匝数较多,片上变压器原副边之间的隔离栅电容也比较大。这里计算一下激磁电感 LM 与隔离栅电容 Ci-o 的谐振频率 fr:
假设 LM=10nH,Ci-o=1pF,则谐振频率fr=1.59 GHz。
注:理论上可以在数据手册里查询到输入端与输出端隔离电容Ci-o,因为DIN V VDE V 0884-10要求供应商把Ci-o标注在数据手册里。
在调制解调技术中,载波频率fcarrier 一般至少是调制信号频率的6倍以上,对于数据速率是150Mbps的数字隔离芯片,则其载波频率fcarrier≥ 6×150Mbps/2=450MHz 。
如果载波频率fcarrier=530MHz.则fr=3×fcarrier。当载波频率fcarrier低次谐波分量与谐振频率匹配(相等或相近)时,载波信号就成为了谐振腔的激励源,使得局部电路处于谐振状态,谐振能量是正常传输的能量数倍以上,空心线圈、键合线和走线都可能作为天线向外辐射能量,辐射能量加大,进一步就产生了EMI问题。
2. 电容隔离
采用电容隔离技术的数字隔离芯片,没有激磁电感 LM,键合线和走线的分布电感 Lpartial比LM小一个数量级以上。理论上键合焊盘面积比片上变压器的空心线圈面积小,键合焊盘做为隔离栅电容一个极板,则隔离栅电容 Ci-o 也会比较小,分布电感 Lpartial与隔离栅电容Ci-o的谐振频率fr仍满足公式(1)。假设 Lpartial=1nH, Ci-o=0.5pF,则谐振频率fr=7.1 GHz。
如果载波频率fcarrier=474MHz。则fr=15×fcarrier。当局部电路处于谐振状态时,键合线和走线也可以作为天线向外辐射能量,进一步产生EMI问题。但是谐振频率fr与载波频率fcarrier的15次谐波相匹配,所以谐振能量理论上比同等条件下磁隔离的要小很多。
四、荣湃半导体数字隔离芯片的EMI特性
荣湃半导体采用独特的双芯片电容隔离技术,隔离栅电容Ci-o 更小,分布电感 Lpartial 与隔离栅电容Ci-o 的谐振频率fr>15GHz。
荣湃半导体采用独特的边沿直接传输技术,没有采用OOK技术,也就是说没有高频载波,不存在载波频率fcarrier 低次谐波分量与谐振频率fr匹配,不存在这种谐振,自然EMI特性好。
荣湃的1系列的数字隔离器是采用电容耦合技术。该系列数字隔离器集成的片上电容可实现更快速的数据传输和更高的信号完整性,其抗磁干扰能力比电磁耦合技术好很多,且功耗较高性能光电耦合技术降低了很多。荣湃的数字隔离器具有极高的性价比,非常适用于RS485/422通信,CAN总线,SPI总线,现场总线等有干扰的工业网络中应用。
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型号- Π120S60R,PAI8253E-WR,PAI8232C-WR,Π131E31S,PAI120E60-W5R,PAI122E60-W5R,PAI8253C-S1R,Π141M31,Π131E30S,Π141M30,Π140M61,Π131U31S,Π140M60,Π163M60,Π163M61,Π140A30S,Π141E31,Π141E30,Π140E60,Π163E60,Π163E61,Π120S61R,PAI8300-W5R,Π131A61,Π163U60,Π131A60,Π131M60R,Π163U61,Π221N61,PAI8233E-WR,Π121A31,Π121A30,Π120A61,PAI8211C-SR,PAI8233E-S1R,Π120A60,Π120A31,PAI85137-SR,Π161A60,Π140U31,Π140U30,PAI8211C-W5R,Π142U30S,PAI85236-SR,PAI8252C-WR,PAI85237-PT,Π121U61R,Π161A61,PAI8232D-S1R,Π120A30,Π142A60,Π142A61,Π162A30,Π162A31,PAI8253D-WR,Π122M60,Π122M61,PAI8252B-S1R,Π142E31S,Π122U60,Π131U30S,PAI8232B-WR,Π122U61,PAI8233B-S1R,Π140M31,Π140M30,Π142U31S,Π142E30S,Π121U60R,Π140E31,Π122E60,Π140E30,Π122E61,Π121E60R,Π130U31S,Π121E61,Π121M60,Π122E30,Π122E31,Π140E31S,Π131S61R,Π121M61,Π121U60,Π130A60,Π122M30,Π122M31,Π131A30,Π130A61,Π121S61R,Π131A31,PAI8252D-S1R,Π160E31,Π160M30,Π131A30S,Π130E31S,Π121E60,Π160E30,PAI120E61-W5R,Π142A31,Π141A61,PAI8558EQ-W2R,Π141A60,Π162A60,Π160U31,Π162A61,Π140E30S,PAI8232D-WR,PAI8232C-S1R,Π160M31,Π160U30,PAI8171A-SR,Π121S60R,Π131A31S,Π121U61,PAI8252B-WR,Π122U30,Π122U31,Π163A30,Π163A31,Π142A30,Π141U30S,Π122E11,PAI8253C-WR,Π122E10,Π122M11,Π120M60R,Π131M61R,Π122M10,Π121U31,PAI8233C-S1R,Π121U30,Π220N61,Π120U61,Π120U60,Π221N31,Π110E31,Π110E30,Π141E30S,PAI8233D-WR,Π110M31,Π110M30,Π141U31S,Π130U30S,PAI85136-SR,Π120M61R,Π131S60R,Π130A31,Π142A30S,Π130A30,Π161M30,PAI85236-PT,Π161M31,Π141E31S,Π160M61,Π160M60,PAI8253D-S1R,Π130E30S,Π161E31,Π161E30,Π160E61,PAI85137-PT,Π160E60,Π130A30S,Π131M31S,Π131U61,Π140A61,Π131U60,Π140A60,Π163A60,Π163A61,Π161U30,Π161U31,PAI121E60-W5R,Π160U61,Π160U60,Π110E11,PAI8252A-WR,Π110E10,Π120E61R,PAI8233B-WR,Π142A31S,Π110M11,Π110M10,PAI8252C-S1R,PAI85136-PT,Π141A31,Π141A30,Π121E31,PAI8253A-S1R,Π121E30,Π130A31S,Π120E61,PAI8253B-WR,Π120E60,Π121M31,Π131U60R,Π121M30,Π120M61,H140E61,Π120M60,Π131E61,Π142U60,Π131E60,Π142U61,Π131M61,Π131M60,Π120E30,Π142E60,Π142E61,Π142M30S,Π120E31,Π120M30,Π142M60,Π142M61,Π120M31,Π140U30S,PAI8233D-S1R,Π161M61,Π162M30,Π162M31,Π161M60,Π161E60,Π121M61R,Π162E30,Π162E31,Π161E61,Π130U60,PAI8211A-W5R,Π131U30,Π130U61,Π131U31,Π141A30S,Π161U61,Π162U30,Π162U31,Π140U31S,PAI8253E-S1R,Π142M31S,Π131M30S,Π161U60,Π120U30,Π220N31,Π120U31,Π122A61,Π122A60,Π121M60R,PAI8211A-SR,PAI8233C-WR,Π140A30,PAI8232A-S1R,PAI8253A-WR,Π141A31S,Π120E11,Π120E10,Π140M31S,Π141U61,Π120M11,Π141U60,Π120M10,PAI8485-W1R,Π130E60,Π131E30,Π130E61,Π142U30,Π142U31,PAI8450-W1R,Π131E31,Π121A60,Π130M60,Π160A30,PAI8233F-WR,Π131M30,Π130M61,PAI122E61-W5R,Π121E61R,Π122A31,Π131M31,Π122A30,Π130M31S,PAI8253B-S1R,Π121A61,Π160A31,PAI121E61-W5R,Π142E30,Π142E31,PAI8253F-WR,PAI8233F-S1R,Π140M30S,Π142M30,Π142M31,PAI85237-SR,Π163M30,Π163M31,PAI8233A-WR,Π141M61,Π141M60,Π162M60,Π162M61,Π163E30,Π163E31,Π141E61,Π141E60,Π162E61,Π130U31,PAI8232A-WR,Π130U30,Π120U60R,Π163U31,Π163U30,Π110A30,Π110A31,Π131U61R,Π162U60,Π162U61,Π131E60R,Π141M30S,PAI8253F-S1R,Π120U61R,Π141U31,Π141U30,Π140U61,Π140U60,Π120E60R,Π131E61R,PAI8131A-SR,Π130E31,PAI8252D-WR,Π130E30,Π161A31,Π140A31S,Π161A30,Π160A61,PAI8233A-S1R,Π160A60,Π130M31,PAI8486-W1R,Π130M30,Π141M31S,PAI8252A-S1R,Π130M30S
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描述- ROHM launched the ComfySIL™ brand for customers involved in the design of functional safety to use products that support SIL (Safety Integrity Level) in a ‘Comfy’ (comfortable) manner, and for social systems' greater safety, security, and convenience to which ROHM can contribute through its products.
型号- DTC143TE3,KA2004-H05N20A,ML62Q20XX,RCJ220N25,SML-S13UT,DTC143TEB,RSX101VYM30,SML-D12M8W(C),SDR,R6002JND4,BD60A00NUX,RB238NS150,SML-D12Y8W,SMLA12BN8T,MG6405WZ,BDJ0GA3VEFJ-M,SML-811UT (A),SML-010VT,BD94130EFV-M,DTA124XM,BM2SC123FP2-LBZ,RS3L110AT,RB298T100,DTC143TCA,RSS060P05,BD71L4LG-1,SFR,BR25A512,RGPR20BM36HR,BD95821MUV,BD6995FV,KD2002-G0JB10A,BU23TD2W,SML-S13VT,BD12IC0WEFJ,BU97941FV,SLI-325YC(W),RQ5L015SP,BH7673G,SML-811UT (C),BD52XXG-2C,BD6046GUL,RGW60TS65HR,BD10KA5WFP,BA03CC0FP,SML-D12Y3W,BM6241FS,BD450S5FP2-C,MH2206WZ,BD63521EFV,BU94702AKV,SML-S13PT,RB168MM200,DTC144WCA,BD22621G-M,SLI-343URC,RS6R035BH,BDJ2FC0WFP,RGT20NL65,DTD123TC,DTA015TUB,BD750L5FP-C,BM521Q25F,R8003KNX,BD52XXG-1 SERIES,SML-D12D8W (C),DTA023YEB,UCR006,BD95514MUV,BD9S200MUF-C,SML-H10PD2B,DTD123TK,RFN6T2D,IMX25,BD80FD0WHFP,R6000ENH,SML-S13RT,BU64253GWZ,BD70GC0VEFJ-M,BD52XXG-2M,RBR2LAM30A,CSL0902DT 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【应用】通信速率150kbps的数字隔离芯片π120U31用于FTU,每通道功耗仅0.55mA
FTU通过互感器采集到的电压电流信号,经ADC处理后进入MCU进行分析,结果通过4G/5G模组进行上传。本文推荐荣湃半导体推出的π120U31低成本数字隔离芯片用于FTU,通信速率150kbps;超低功耗0.55mA/通道。
荣湃数字隔离器输入端需要加上拉下拉电阻吗?
不需要。荣湃数字隔离器芯片内部已有上拉或者下拉电路。缺省电平为高的芯片输入端有上拉电路,缺省电平为低的芯片输入端有下拉电路,上下拉能力约为1uA,用于固定输入信号。但我们不建议将输入端口浮空,浮空的输入端口抗干扰能力是较差的。
胜金微电子(SMST)时钟芯片/漏电保护器/数字隔离器/功率器件选型指南
描述- 杭州胜金微电子是一家专业从事高端集成电路芯片研发、销售、应用及服务的高新技术企业。公司拥有芯片研发及应用人员100+,并拥有集成电路相关专利近100项。公司围绕安全环保、绿色节能的开发理念布局了高端时钟、数字隔离器、电源管理、GaN功率器件等,主要应用于新能源、5G通讯、工业控制等领域。可为客户提供定制化产品和解决方案。
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
成都芯进电子公司介绍
型号- CC64XX,CC5510,DRV8833,CC81XX,CCI8360,CCI8361,GD3160,A4950,CCI874X,CC690X,AMC1300,CC650X,AMC1302,CC6836,AMC1301,MLX90411,CC6512,AMC1306,AMC1305,CCI8814X,CC5200,CC6450,CC74ACT24X,CCI833X,CC6929,CC6927,CC6928,CC6925,CC6926,CC510X,CC6923,CC6924,CC68XX,CC6921,CCI8741,CC6922,CC5511,CC6920,CC6940,CC61XX,UCC23513,UCC21732,SI8233,CCHXXX,CCI872X,CC692X,CC6937,CC6538,CCI8331,CCI8332,CCI8333,CC6933,CC35XX,CC6930,CC6931,CC5100,CCI8812X,CC6430,UCC 21520,CC6905,CC6906,CCI8362,AMC1311,CC6904,CCI8610X,CC653X,CC6902,CC69XX,CC6900,CC6942
FPE(美信科技)片式共模绕线电感选型指南(中文)
目录- Chip Lan 电感简介 电容式分离式变压器 电感式分离式变压器 附录
型号- CM2012A-161Z,CM2012A-670Z,GN3416F-200L,4532S,2012系列,CM2012A-181Z,2012,3416系列,CM2012B-801Z,2012F,2012F SERIES,3416,PT3416A-600L,4532系列,4532F,CM2012A-900Z,CM2012A-401Z,DM3416A-600L,CM2012A-221Z,CM2012A-201Z,CM2012A-261Z,GN3416F-500L,3416F SERIES,CM2012A-360Z,ZP4532S-121L,3416F,GN4532F-600L,GN4532F-151L,LC0402SN,LC0403SN,4532,4532S SERIES,GP4532S-351L,CM2012A-561Z,CM2012A-121Z,DM3416A-550L,KP4532S-151L,4532F SERIES
格励微新推GLa1200、GLa1301型高精度隔离型电流采样芯片,隔离耐压高达5700Vrms
GLW新推出的GLa1200、GLa1301高精度隔离电流采样器与高精度采样电阻配合,可满足高精度电流隔离采样要求。本次推出的GLa高精度隔离电流采样器与GLd隔离驱动器一起,可以为大功率电机驱动和电源变换系统中提供完整解决方案,欢迎大家选购。
荣湃半导体携自主研发的隔离芯片产品即将亮相2024北京国际车展
作为国内模拟芯片领域拥有完全自主知识产权的半导体厂商,荣湃半导体持续为汽车客户提供拥有先进技术的高可靠性隔离芯片产品,在此次北京国际车展上,由荣湃半导体自主研发的芯片产品将亮相中国汽车芯片联盟中国芯展区。
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可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz,插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量: 1pcs 提交需求>
可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压;数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O,温度补偿范围-20~85ºС;模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信,具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
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