德州儀器發(fā)布新款電容隔離器件，強化工業(yè)與汽車(chē)系統的可靠性

市場(chǎng)的快速發(fā)展激發(fā)了很多新產(chǎn)品和新技術(shù)的誕生，比如隔離技術(shù)。隔離放大器主要用于防止數據采集器件遭受遠程傳感器出現的潛在破壞性電壓的影響。這是因為在很多應用情境下，都需要傳輸更高的功率，為了達到這樣的效果通常采用提高電壓或者增大電流的方式。增大電流對于導線(xiàn)有更高的要求，一般越大的電流需要越小的傳輸電阻，這種情況之下，只能加粗銅線(xiàn)的截面積，整合系統的成本就會(huì )明顯上升?？紤]到傳輸更大功率，提高電壓是在電氣或成本上比較容易實(shí)現的方法，因此為了低壓側的安全，就需要加入隔離措施。

近日，德州儀器（TI）宣布推出業(yè)內最高精度的增強型隔離放大器ISO224 和具有 70V 總線(xiàn)故障保護功能和靈活數據速率的隔離式 CAN FD 收發(fā)器ISO1042。德州儀器隔離器產(chǎn)品線(xiàn)產(chǎn)品市場(chǎng)工程師 Neel Seshan 先生，半導體事業(yè)部中國區汽車(chē)電子技術(shù)應用經(jīng)理師英先生現場(chǎng)講解了兩款放大器的獨特之處。

一直以來(lái)，TI在隔離產(chǎn)品投入很多時(shí)間和精力，過(guò)去TI發(fā)布了ISO7和ISO8系列隔離器件，可以同時(shí)服務(wù)工業(yè)和汽車(chē)電子領(lǐng)域的，也發(fā)布了隔離+隔離電源器件的ISOW，可同時(shí)應用于工業(yè)和汽車(chē)電子領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)，隔離產(chǎn)品將會(huì )是TI今后重點(diǎn)發(fā)展的目標。

關(guān)于需要隔離器件的原因，NeelSeshan 先生表示：

1、對電子系統的隔離措施。低壓部分和高壓部分的電子電路一方面必須要通訊，另一方面要對操作人員和低壓系統進(jìn)行保護，所以要把低壓和高壓部分隔離開(kāi)來(lái)。

2、在很多電子系統設計里會(huì )有參考電平的情況出現，比如高壓系統和低壓系統之間參考電平是不一樣的，如果直接把兩個(gè)子系統連接起來(lái)，會(huì )造成電器上的損壞，所以需要把不同電平之間的子系統用隔離的器件連接起來(lái)；

3、提高對于噪聲的免疫性能，能夠把噪聲隔離開(kāi)，實(shí)現有效可靠的通信。

常見(jiàn)的隔離技術(shù)有光電隔離、變壓器隔離、電容隔離等，TI采用核心材料是二氧化硅的電容式隔離。之所以選用二氧化硅，是因為二氧化硅本身具有最高的介電強度，并且極其穩定。Neel Seshan 先生解釋到：在光電隔離和變壓器隔離里所使用的材料是有機材料，有機材料對于外界環(huán)境因素變化有敏感性，最常見(jiàn)的是濕度和溫度。當濕度和溫度變化的時(shí)候，它的介電強度會(huì )隨之發(fā)生變化。二氧化硅就是玻璃，對于溫度和濕度的變化影響非常小，非常穩定，這也是TI使用這個(gè)技術(shù)的主要原因。

除了選用二氧化硅作為介質(zhì)，TI還采用了更為先進(jìn)的隔離技術(shù)。TI隔離器件內部結構有兩個(gè)內核DAI，每一個(gè)DAI都有個(gè)電容信號，信號從左邊示意的線(xiàn)路里進(jìn)去的時(shí)候，首先通過(guò)調制經(jīng)過(guò)第一個(gè)隔離器，再通過(guò)綁定先進(jìn)入第二個(gè)隔離器，耦合到第二個(gè)DAI，通過(guò)第二個(gè)DAI解調，再把它通過(guò)電子信號傳輸。實(shí)現了信號傳輸通路歷史機通過(guò)了兩個(gè)隔離電容對應信號，這是TI新一代隔離性能增強的隔離器件普遍所使用的技術(shù)。

ISO224

ISO224是具有業(yè)內最高的精度和工作電壓以及極長(cháng)的使用壽命、能夠大幅提升隔離性能的隔離放大器，它典型應用于電壓采樣設計部分的器件。

ISO224的第一個(gè)特點(diǎn)就是高可靠性。ISO224在通過(guò)TDDB（關(guān)于導通或擊穿壽命的測試）中發(fā)現，在1.5 kV的壽命測試是135年，一般電子系統的壽命是幾年或十幾、二十年。同時(shí)，ISO224具有共模瞬態(tài)噪聲的變異能力，當它在非常嘈雜環(huán)境工作的時(shí)候，能達到80Vrms/μs共模瞬態(tài)噪聲抑制能力。

ISO224的第二個(gè)特點(diǎn)是增益誤差，運放增益誤差本身的漂移，ISO224B可以做到0.3%的增益誤差，所有這些性能參數都在-55度到125度整個(gè)全溫度工作范圍內測得到或達得到。同時(shí)，隔離運放輸出帶寬最高可達275kHz，輸出信號帶寬越寬，測量系統的信號反應就越快。

ISO224能給設計帶來(lái)的另一個(gè)好處是精簡(jiǎn)的外部電路設計以及很強的診斷能力。從電源設計上來(lái)講，它是單端的5V充分電源，不需要正負電壓設計。簡(jiǎn)化的設計可以比傳統的隔離放大電路減小60%的PCB面積。從診斷功能上來(lái)講，當輸出端的功能電壓或供電正常，被隔離的高壓端電源系統工作正常的時(shí)候，該器件會(huì )有共模電壓輸出。當高壓端或被隔離這一端的電源出了問(wèn)題的時(shí)候，共模電壓就會(huì )掉到零，利用這個(gè)特性，ISO224能夠對于高壓端是否正常工作做出診斷。

ISO1042

CANFD正在成為下一代汽車(chē)通信領(lǐng)域的標準，他能夠解決汽車(chē)總線(xiàn)通訊的數據量越來(lái)越大的問(wèn)題。ISO1042就是業(yè)界超小型增強隔離式CAN FD收發(fā)器，能提供更高的總線(xiàn)故障保護。

TIISO1042 和ISO1042-Q1隔離式CAN FD收發(fā)器的主要特性和優(yōu)勢

1、更高工作電壓：ISO1042和ISO1042-Q1的工作電壓為1,000Vrms（提高了18%），耐受電壓為5,000Vrms，具有更長(cháng)的使用壽命，從而有效提高了系統可靠性。

2、增強設備保護：ISO1042和ISO1042-Q1具有±70V的高總線(xiàn)故障保護，對DC短路裕度提高了20%，可在發(fā)生高壓短路時(shí)保護12V、24V和48V電池或電源系統。

3、業(yè)內領(lǐng)先的抗擾度和輻射

?更強的抗電磁干擾性能：ISO1042和ISO1042-Q1的共模瞬變抗擾度（CMTI）為85kV/us（最低值），具有+/-8kV的高ESD保護性能，采用國際電工委員會(huì )（IEC）測試標準，可幫助工程師設計出能夠在嘈雜環(huán)境下保持正常運行的電子設備。

?更低EMC輻射：ISO1042和ISO1042-Q1 具有業(yè)內更低的電磁兼容性（EMC）輻射，從而有效保證系統信號的完整性。ISO1042-Q1 符合汽車(chē)行業(yè)標準（IEC TS62228），可實(shí)現穩健的EMC。

4、在基于CAN的系統中更快地驅動(dòng)信號：這兩款收發(fā)器支持高達5Mbps的CAN靈活數據速率，循環(huán)延時(shí)短，僅為215ns（最大值），與傳統CAN相比，可實(shí)現更快的有效負載。

目前，TI已在官網(wǎng)上傳了ISO224和ISO1042已有文檔和數據表、演示視頻等資料，還有其他的隔離信息，比如如何提高在高壓工況下的可靠性和質(zhì)量等內容。