Главная
Новости
Цифровые гальванические развязки компании Broadcom.

Цифровые гальванические развязки компании Broadcom.

11.02.2020

Гальванические развязки производятся по разным технологиям, но все они характеризуются следующими основными параметрами.

Электрическая прочность изоляции.
Стойкость к пиковым повторяющимся рабочим напряжениям.
Устойчивость к изменению синфазного напряжения.
Максимальная скорость передачи данных.

Конечно, имеются стандарты электромагнитной обстановки, в которых указаны требования к помехам. Существуют соответствующие требования других стандартов, где указаны допустимые перенапряжения, которые должны выдерживать Гальванические развязки (далее по тексту ГР). Но, к сожалению, в промышленных приложениях на практике бывают случаи, когда эти требования не всегда соблюдаются и перенапряжения, прикладываемые к изоляционному барьеру ГР, превышают требования стандартов.

Например, при разряде молнии плохое заземление оборудования может породить сильные кондуктивные помехи. К таким же последствиям может привести коммутация неисправного мощного силового оборудования. Таким образом, способность оптоэлектронных развязок выдерживать перенапряжения, значительно превышающие требования стандартов, является их важным преимуществом при использовании в промышленных приложениях.

Несколько сложнее с пунктами 3 и 4 приведенного выше перечня. Устойчивость к изменению синфазных напряжений во многом определяется паразитными емкостями между первичной и вторичной сторонами. Из-за особенностей конструкции оптоэлектронных ГР, схематично показанных на рисунке 1, паразитные емкости у них довольно велики. Тем не менее, инженерам компании удалось довести устойчивость к изменению синфазного напряжения до 100 кВ/мкс, что соответствует лучшим показателям ГР других технологий. Подобные развязки используются в драйверах затвора силовых ключей в высоковольтных силовых каскадах. В цифровых ГР такая стойкость не требуется.

Рис. 1. Паразитные емкости оптоэлектронной ГР

Максимальная скорость передачи данных через оптоэлектронные ГР составляет 25 Мбод. Возможно, это максимум для этих элементов, потому что для скорости передачи данных 100 Мбод компании пришлось отказаться от оптоэлектронной технологии и прибегнуть к электромагнитной технологии изолирующего барьера. На сегодняшний день в продуктовой линейке компании насчитывается в общей сложности 15 1-…4-канальных ГР с максимальной скоростью передачи данных 100 Мбод.

Рис. 2. Структурная схема 4-канальной ГР ACML-7400 в конфигурации 4–0

На рисунке 2 показана структурная схема одной из таких развязок – 4-канальной ГР ACML-7400 в конфигурации 4–0 (все четыре канала передают данные в одном направлении). В это же семейство входят модификации 3–1 (ACML-7410) и 2–2 (ACML-7420). Приведем их основные параметры:

скорость передачи данных (макс.): 100 Мбод;
напряжение питания: 3,3–5,5 В;
ток потребления: 15 мА/канал;
задержка распространения сигнал: не более 36 нс;
рассогласование задержки распространения между каналами: не более 4 нс;
рассогласование задержки распространения между микросхемами разных партий: не более 8 нс;
электрическая прочность изоляции: 5600 В (СКЗ);
рабочее напряжение изоляции: 800 В (СКЗ);
устойчивость к изменению синфазного сигнала: 75 кВ/мкс;
диапазон рабочей температуры: –40…105°С;
корпус: SOIC-16.

Дополнив свою производственную линейку цифровых высокоскоростных развязок гальваническими развязками с максимальной скоростью передачи данных 100 Мбод, компания Broadcom охватила практически все сегменты промышленных сетевых приложений. Причем, прочное положение компании в этом сегменте определяется не только электрическими параметрами ГР, но и их конструктивным исполнением. В соответствии с ним компания разделяет свои оптоэлектронные развязки по областям применения следующим образом:

ГР для автомобильной электроники с расширенным диапазоном рабочей температуры –40…125°С.
ГР в пластмассовых корпусах для промышленных приложений.
ГР в герметичных корпусах для жестких условий эксплуатации в военной и авиакосмической промышленности.

Особенно следует обратить внимание на пункт 3. перечня. Упомянутые в нем ГР предназначены для жестких условий эксплуатации и имеют повышенную надежность, а также расширенный диапазон рабочих температур –55…125°С. Эти ГР производятся не только для промышленности, но и в соответствии со стандартом MIL-PRF-38534 Class Level E, H, K для военной и авиакосмической техники. Все ГР в герметичных корпусах выпускаются и тестируются по стандарту MIL-PRF-38534.

С учетом существенных отличий герметичных цифровых ГР следует отдельно перечислить основные параметры герметичных ГР и отдельно других цифровых ГР. Перечислим сначала значения основных параметров герметичных ГР в общем виде, не относя их к конкретным типам:

напряжение питания: 3,3–20 В;
скорость передачи данных для ГР с выходом открытый коллектор: 700 Кбод;
скорость передачи данных для ГР с триггером Шмидта с логическими уровнями сигналов (макс.): 5–29 Мбод;
рабочее напряжение изоляции: 1500 В;
устойчивость к изменению синфазного напряжения: 1 и 1,5 кВ/мкс;
число каналов в микросхеме: 1, 2 или 4;
диапазон рабочей температуры: –55…125°С;
корпуса: DIP8, DIP16, LCCC20, Flat Packs16.

Ниже приведены параметры цифровых ГР для промышленных приложений и для автомобильной электроники:

диапазон напряжение питания: 3,3–24 В;
скорость передачи данных (макс.): 20 Кбод…100 Мбод;
рабочее напряжение изоляции (пик-пик): 560–2260 В;
устойчивость к изменению синфазного напряжения: до 50 кВ/мкс;
тип входа: светодиод или буфер с логическими входными уровнями;
тип выхода: открытый коллектор/сток или триггер Шмидта с логическими уровнями сигналов;
число каналов в микросхеме: 1, 2 или 4;
диапазон рабочей температуры: –40…105 или –40…125°С.

Обратите внимание на возможность выбора напряжений питаний в очень широком диапазоне значений. Высокое значение напряжения питания до 20–24 В значительно облегчит работу в зашумленной среде и, возможно, избавит от необходимости использования дополнительного понижающего преобразователя – в схемах промышленной электроники всегда можно найти шину с напряжением 15–24 В и не всегда – с напряжением 3,3 или 5 В.

Удачным решением является использование входного буфера с логическим уровнем входных сигналов. Это решение избавит от необходимости применения источника тока и сократит число внешних компонентов.

Рис. 3. Структурная схема ГР ACSL-7210

Пример подобного решения приведен на рисунке 3 со структурной схемой цифровой ГР ACSL-7210.

Пример использования развязки с логическим уровнем входных сигналов показан на рисунке 4. На нем в самом общем виде изображена схема сбора и обработки данных. Как видно из рисунка, введение в эту схему дополнительных источников тока для светодиодов ГР явно «утяжелит» схему, увеличит ее габариты и стоимость. В то же время использование ГР с входным буфером не вызывает каких-либо лишних проблем.

Рис. 4. Пример использования развязки с логическим уровнем входных сигналов

Ознакомиться с ассортиментом цифровых гальванических развязок Broadcom можно перейдя по ссылке

Полный перечень товарных групп Broadcom, поставляемыми компанией Промэлектроника, доступен на странице

Продукцию компании Вы можете заказать, сделав заявку:

через Интернет-магазин на сайте www.promelec.ru компании "Промэлектроника";
по электронному почтовому адресу order@promelec.ru;
по единому телефону отдела продаж: 8 800 1000 321.