Цифровые изоляторы и интерфейсы: ещё быстрее и надежнееВсе новости

Цифровые изоляторы появились сравнительно давно, но спрос на них постоянно растет. Производители предлагают новые продукты с улучшенными параметрами и дополнительными функциями. Старые методы гальванической изоляции с применением импульсных трансформаторов или оптронов вытесняются изоляторами индуктивного или емкостного типа. Они имеют большее быстродействие и меньшее потребление. Эти компоненты надежнее и проще в применении. На российском рынке присутствует несколько производителей цифровых изоляторов. Наиболее известные из них - это Analog Devices, Texas Instruments, Silicon Labs, Maxim Integrated. В изоляторах AD применяется индуктивная или магнитная связь, в остальных – емкостная. У каждой технологии есть преимущества и недостатки. Изоляторы с индуктивной связью сложнее в изготовлении, больше подвержены влиянию внешних электромагнитных полей и сами являются источниками ВЧ-излучений, но вместе с тем они более устойчивы к высоковольтным импульсным помехам. Потребление изоляторов зависит от скорости транслируемых сигналов. На низких скоростях преимущество - у микросхем с индуктивной связью, а при высоком битрейте они могут потреблять в два-три раза больше. Кроме цифровых изоляторов, производятся специализированные микросхемы интерфейсов SPI, RS-485/422, RS-232, I²C с гальванической развязкой.

 

Основные параметры цифровых изоляторов, достигнутые производителями, сведены в сравнительную таблицу 1.

 

Texas Instruments

Эта компания производит широкую номенклатуру микросхем с гальванической изоляцией: изолированные интерфейсы, RS-485, CAN, I2C. Есть модели трансиверов RS-485 со встроенным драйвером трансформатора для построения изолированного DC-DC преобразователя. Новейшие модели цифровых изоляторов ISO78xx имеют усиленную изоляцию 5,7 кВ скз и скорость до 100 Мбит/с.

 

Analog Devices

Ассортимент продуктов с гальванической развязкой, производимый компанией AD, не менее широк: цифровые изоляторы, LVDS, RS-485, RS-232, CAN, USB, I2C. Имеются цифровые изоляторы с полностью интегрированным DC-DC преобразователем и трансформаторами для питания вторичной стороны. Последняя новинка  - двухканальные изоляторы LVDS семейства ADN465x с быстродействием 600 Мбит/с и  напряжением изоляции 5 /3,75 кВ скз.

 

Maxim Integrated

Продукция с гальванической изоляцией у этого производителя не так разнообразна как у первых двух: цифровые изоляторы, трансиверы RS-232 и RS-485/422. Но параметры вполне достойные, на уровне рассмотренных выше. Среди трансиверов RS-485/422 есть модели со встроенным драйвером трансформатора и линейным LDO стабилизатором на вторичной стороне. Для законченного преобразователя требуется внешний трансформатор, два диода и два конденсатора. Последние новинки:

MAX12931  – двухканальный малопотребляющий цифровой изолятор, 3,75 / 5 кВ скз;

MAX14938/9   – полудуплексный трансивер Profibus/RS-485, изоляция 2,75кВ скз, 500/2000 кбит/с, ESD-защита  ±35 кВ;

MAX14941/42  – полудуплексный трансивер Profibus/RS-485, изоляция 5кВ скз, 20 Мбит/с, ESD-защита  ±35 кВ;

MAX14945  – полудуплексный трансивер RS-485, изоляция 2,75кВ скз, , 500 кбит/с, ESD-защита  ±35 кВ;

MAX14948  – полудуплексный трансивер RS-485, изоляция 5кВ скз, 500 кбит/с, ESD-защита  ±35 кВ.

 

Компания производит цифровые изоляторы в различных конфигурациях от одного до 6 каналов с напряжением изоляции 1…5 кВ и скоростью до 150 Мбит/с.

 

Микросхемы серий Si88xx имеют встроенный DC/DC преобразователь или контроллер для получения гальванически развязанного напряжения на вторичной стороне. Входное напряжение сотавляет 3…5,5 В или 24 В. Контроллер в внешним транзистором позволяет получить 2…5 Вт с самым высоким КПД в отрасли – до 83 %. К сожалению  силовой трансформатор тоже внешний. К дополнительным функциям преобразователя относятся: защита от перегрева, ограничение тока, мягкий старт и защита от защелкивания.

 

Недавно компания представила первые в отрасли высокоскоростные многоканальные цифровые изоляторы серий Si838x, предназначенные для программируемых логических контроллеров (PLC). Семейство Si838x сочетает в себе до 8 высокоскоростных  каналов (до 2 Мбит/с), с высокой помехоустойчивостью и напряжением изоляции 2,5 кВ скз.

 

Семейство цифровых изоляторов постоянно расширяется и наряду со стандартными продуктами, имеющими аналоги у разных производителей, появляются инновационные решения. Основные направления развития данной технологии - это  повышение напряжения изоляции, увеличение скорости передачи информации, встраивание в корпус микросхемы преобразователей или отдельных каскадов для обеспечения гальванически развязанного питания на вторичной стороне, повышение помехоустойчивости.

 

Производитель

Texas Instruments

Analog Devices

Maxim Integrated

Silicon Labs

Напряжение изоляции, кВ (скз)

5,7

5

5

5

Максимальное количество каналов

4

6

6

6

Напряжение питания, В

2,25…5,5

1,7…5,5

1,71…5,5

2,5…5,5

CMTI, кВ/мкс

100

100

50

100

Максимальная скорость передачи данных, Мбит/с

150

150

150

150

Задержка распространения, нс

7

7,2

5

6

Защита ESD, кВ

±6

-

±35

-

Дополнительные возможности

Встроенный драйвер трансформатора

Встроенный DC/DC преобразователь

Встроенный драйвер, LDO

Встроенный контроллер DC/DC

 

 

To top