Bis zu 60 Jahre zuverlässig bei voller Last:
Digitale Isolatoren als Optokoppler-Alternative

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Ein 3-fach „Hoch“ auf Digitale Isolatoren von SILICON LABS:

  • Hohe Zuverlässigkeit – 60 Jahre bei voller Last
  • Hohe Störfestigkeit CMTI – bis zu 200 kv/µs
  • Hohe Geschwindigkeit bis zu 150 Mbit/s

Der Hersteller bietet hier ein breites Portfolio zur Herausforderung der Digitalen Isolation. SILICON LABS bietet z.B. isolierte Treiber oder analoge isolierte Bauteile. Diese erfüllen bekannte internationale Sicherheitszertifikate wie UL, VDE, CSA, CQC und viele mehr.
Für Automotive-Applikationen gibt es eine AEC-Q100 Qualifizierung.

In diesem Beitrag behandeln wir fokussiert die rein Digitalen Isolatoren.

Technischer Hintergrund zu Digitalen Isolatoren
Digitale Isolatoren sind auf Basis der kapazitiven Technologie entwickelt worden. Die Isolationsschicht hat ein Dielektrikum aus Siliziumdioxid und eignet sich besonders gut, wenn langfristige Nutzung und Zuverlässigkeit wichtige Kriterien sind.

Applikationen, bei denen Spannungen von über 30 VAC oder über 60 VDC verwendet werden, sind ebenfalls Anhaltspunkte für die Notwendigkeit von isolierten Bauteilen.

Digitale Isolatoren sind einfach ausgedrückt galvanisch getrennte Signalübertrager. Sie übertragen elektrische Signale, jedoch ohne Stromfluss zuzulassen. Dies ist im Wesentlichen für die Sicherheit des Anwenders und des Systems/der Applikation von großem Interesse.

Vier Serien von SILICON LABS, die wir Ihnen hier vorstellen:

Si86xx-Serie
Die Si86xx-Serie bietet zahlreiche Optionen hinsichtlich der Vorwärts- und Rückwärtskanäle, sowie der vordefinierten Ausgangslage (H- oder L-Pegel).
Sende- (Tx) und Empfangsrichtung (Rx), sowie ein Enable lassen sich mit einem einzigen Isolator abbilden. Der Betriebsspannungsbereich von 2,5 V bis 5,0 V erlaubt einen zuverlässigen Level-Shift zwischen beiden Seiten des Isolators. Die Kompatibilität zu Produkten von Texas Instruments und Analog Devices ist gegeben.

Si860x-Serie
Derivate der Si860x-Serie verfügen über mehrere unabhängige, bidirektionale Isolationskanäle für I²C-Signale (SCL/SDA) - SMBus. Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 1,7 MHz. Typische Anwendungsbereiche sind Battery Management Systeme, Ladesysteme, Power-Infrastruktur in der Telekommunikationstechnik.

Si88x-Serie
Ein besonderes Feature zeichnet die Si88xx-Serie aus. Neben der Signalisolation über bis zu zwei Vor- und Rückwärtskanäle verfügen die Derivate dieser Serie über einen integrierten DC/DC Wandler. Dieser kann, je nach Sichtweise, die „Heiße Seite“, oder „Kalte Seite“ der Schaltung mit Betriebsspannung versorgen. Zum Aufbau des isolierten Sperrwandlers mit P = 3 W werden nur noch wenige externe Komponenten benötigt. Ein Flyback-Übertrager und eine schnelle Gleichrichterdiode (Schottky-Diode). Der Schalttransistor und der Rückkanal für den FeedBack-Loop sind bereits im Si88x integriert. Durch Einsatz eines externen Power-MOSFETs können Ausgangsleistungen von bis zu 5 W bereitgestellt werden. Spitzenwirkungsgrade von bis zu 83 % sind bei dieser Variante möglich. Durch die hohe Impulsfestigkeit mit einer CMTI von typisch 100 kV/µs und die exzellente, niedrige EM-Signatur empfiehlt sich diese Serie insbesondere für Applikationen mit hohen Anforderungen an die EMV.

Si87xx-Serie
Isolatoren der Si87xx-Serie dienen als Direktersatz für bestehende einkanalige IC-Optokoppler-Designs mit OpenCollector-Ausgang und Übertragungsraten von bis zu 15 Mbit/s. Diese können schnellstmöglich in ein wesentlich zuverlässigeres Isolatoren-Design überführt werden. Die Sende-LED wird durch einen LED-Emulator-Input nachgebildet.

Typische Einsatzgebiete
Aufgrund der niedrigen Verzögerungszeiten und der hohen Effizienz sind Digitale Isolatoren bei industriellen Wechselrichter, wie z.B. Solarwechselrichter und Energieversorger, sehr zu empfehlen. Die weiteren Zielmärkte sind z.B. Industrie mit Fertigungsautomatisierung, Prozesssteuerung und Motorsteuerung, die Stromversorgung für Server/Datenzentren oder  Telekom-Basisstationen. Ebenso werden sie bewährt in der Automobilindustrie mit Fokus Batterie-Management-Systeme, Bordladegeräte und Gleichspannungswandler eingesetzt.

Infomaterial und Starterkits für den schnellen Einstieg
Sie möchten sich die vorgestellten Derivate nochmal in Ruhe durchlesen?
Dann können sie den Flyer direkt auf dem Bildschirm lesen oder ausdrucken. Digitale Isolatoren-GLYN Flyer

Musterboards und Musterkits sind bei GLYN ab Lager verfügbar:

  • Si86xxISO-KIT,
  • Si86xxTISO-KIT und
  • Si834xEVB.

Cross-Reference auf SILICON LABS Produkte
Sollten Sie ähnliche Bauteile bereits von anderen Herstellern verwenden, lohnt sich eine Kontaktaufnahme zu uns. Viele Digital Isolatoren von SILICON LABS sind in wichtigen Parametern, wie Geschwindigkeit der Datenübertragung oder die Störfestigkeit, deutlich überlegen. Sie können oft direkt 1:1 kompatibel ausgetauscht werden.

Nutzen Sie hier unseren SUPPORT und unsere Expertise – wir sind seit über 40 Jahren mit dem Markt vertraut.

Analog

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