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作者：納芯微 近年來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、大數據和云計算在工業(yè)領(lǐng)域的普及，全球工業(yè)正在發(fā)生一輪新變革。為實(shí)現智能化、低功耗和高效率產(chǎn)出，工業(yè)應用中引入更多的傳感器和節點(diǎn)，電氣組件數量在持續增加，而工業(yè)電氣系統的重量和體積都在減小，以新能源汽車(chē)和電力傳輸為代表的應用則在提高工作電壓。 以上這些變化，都對工業(yè)隔離驅動(dòng)技術(shù)提出了新的挑戰。小型化、輕量化要求功率器件具備更高的開(kāi)關(guān)頻率、更小的死區時(shí)間，而系統復雜化與高壓應用則對隔離器件的可靠性提出了更高要求。 光耦隔離是目前應用較為廣泛的技術(shù)。光耦隔離器是以光為媒介傳輸電信號的器件，其原理是將發(fā)光二極管與光敏二極管封裝在一起，當輸入端加載一定電壓時(shí)發(fā)光二極管導通發(fā)射光線(xiàn)，光敏二極管接受到光線(xiàn)之后產(chǎn)生電流，從輸出端流出。從而實(shí)現“電-光-電”的轉換。通過(guò)光電轉換，光耦隔離器實(shí)現了輸入與輸出之間的絕緣，從而可以單向傳輸信號。 在強弱電共存的工業(yè)自動(dòng)化等系統中，隔離措施必不可少，通過(guò)隔離可以保護敏感電路免受高壓擾動(dòng)干擾與損害，從而保證系統功能正常運行，延長(cháng)系統使用壽命，保護操作人員的人身安全。 由于具備使用簡(jiǎn)單、成本低、體積小、無(wú)觸點(diǎn)等優(yōu)勢，光耦隔離驅動(dòng)應用極其廣泛。但光耦隔離驅動(dòng)也有一些缺點(diǎn)，存在共模干擾抑制能力較差、隔離性能與可靠性不夠高、傳輸延時(shí)較長(cháng)，以及驅動(dòng)器損耗及溫升相對較大而驅動(dòng)器最高工作溫度相對較低等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足當前工業(yè)隔離驅動(dòng)技術(shù)的發(fā)展要求。 納芯微光耦兼容隔離驅動(dòng)NSi6801解決方案 納芯微電子推出的數字隔離驅動(dòng)器NSi6801解決了工程師在隔離器件選型上的困擾。該隔離驅動(dòng)的外接電路與光耦隔離驅動(dòng)相同，而在抗共模干擾抑制能力、隔離性能與可靠性、傳輸延時(shí)與驅動(dòng)能力等指標上，又比光耦隔離有較大優(yōu)勢。工程師無(wú)需在易用性和性能之間做取舍。 
在封裝上，NSi6801共有三種封裝，與市場(chǎng)上主流光耦隔離驅動(dòng)器管腳兼容。在輸入特性上，NSi6801內建電路模擬二極管特性，閾值電流、閾值電壓和輸入工作電流與市場(chǎng)主流光耦隔離驅動(dòng)器完全相同，與光耦器件一樣，NSi6801也支持輸入互鎖保護機制。除了在10mA工作電流時(shí)，可修改外部電阻以匹配光耦器件的輸入電壓之外，NSi6801與主流光耦隔離驅動(dòng)的應用設置均相同。所以工程師在選用NSi6801時(shí)，可以直接替換原有的光耦隔離器設計。
那么在性能上，NSi6801與光耦隔離器件對比有哪些優(yōu)勢呢？ 以共模干擾抑制能力（CMTI）為例，由于光耦隔離器件的寄生電容效應，干擾脈沖可能會(huì )導致輸出端出現誤關(guān)斷或誤開(kāi)通的動(dòng)作。某款主流光耦隔離驅動(dòng)Axx-Wxxx在輸入端出現35kV/μs的脈沖信號時(shí)，輸出端就會(huì )誤觸發(fā)。NSi6801采用電容隔離，為提高共模抑制能力，NSi6801的隔離電路由四個(gè)電容組成差分線(xiàn)路傳遞信號，通過(guò)設計保證這四個(gè)電容的容值接近，從而有效降低共模干擾，同時(shí)，納芯微獨家專(zhuān)利的“Adaptive OOK™技術(shù)”，也進(jìn)一步增強了抗共模干擾的能力。在實(shí)測中，NSi6801 在200kV/μs的共模干擾下仍可保持輸出端的正確狀態(tài)。
在隔離性能上，NSi6801全面勝出。NSi6801滿(mǎn)足新版DIN VDE V 0884-11增強隔離標準。NSi6801最高工作直流電壓2121V，比主流光耦最高工作電壓高出近一倍；一分鐘耐壓峰值達到8kV，RMS值達到5700V，都是超越或達到光耦的最高水平。在爬電距離上，根據IEC60950，NSi6801可以適用在1000V以上的直流母線(xiàn)系統中，而光耦隔離器件只能適用于800V以?xún)鹊闹绷髂妇�(xiàn)系統中。 在工作時(shí)長(cháng)上，NSi6801可在2121V母線(xiàn)電壓工作條件下，正常工作45年以上，壽命期間失效率為百萬(wàn)分之一。相比而言，Axx-Wxxx在1414V直流電壓工作條件下，推薦使用壽命只有11.4年。 與光耦隔離驅動(dòng)相比，NSi6801的傳輸延時(shí)更小，芯片之間傳輸延時(shí)匹配度更高。NSi6801傳輸延時(shí)最大值為100ns，芯片之間傳輸延時(shí)差異最大值為35ns，可以支持70ns以?xún)鹊南到y橋臂死區時(shí)間。而光耦隔離驅動(dòng)Axx-Wxxx傳輸延時(shí)最大為200ns，芯片之間傳輸延時(shí)差異最大值為100ns，僅可以支持200ns以?xún)鹊南到y橋臂死區時(shí)間。所以，與光耦隔離驅動(dòng)相比，NSi6801更適合當前隔離應用的高頻化趨勢。 在驅動(dòng)能力上，NSi6801同樣優(yōu)秀。最小輸出電流3.5A，典型值為5A，與光耦隔離驅動(dòng)相比，具有明顯的優(yōu)勢。與普通光耦隔離驅動(dòng)上管僅使用PMOS不同，NSi6801的驅動(dòng)晶體管上管采用NMOS與PMOS并聯(lián)的方式，有效降低了驅動(dòng)器內阻，從而增強了不同輸出電壓下的驅動(dòng)能力，并降低了驅動(dòng)器損耗。驅動(dòng)器損耗的降低則減少了器件發(fā)熱，NSi6801工作結溫為150℃，有效保證了系統在高速開(kāi)關(guān)或高溫應用時(shí)的可靠性。 通過(guò)多項對比可以發(fā)現，無(wú)論是共模抑制能力、隔離性能、工作壽命、傳輸延時(shí)，還是驅動(dòng)能力與溫升，NSi6801都比對應的主流光耦隔離驅動(dòng)有明顯優(yōu)勢，而又由于其管腳兼容，工程師無(wú)須改動(dòng)設計就可以應用，可一步到位提高設計性能，所以NSi6801是替代光耦隔離驅動(dòng)的更優(yōu)選擇。 |
