納芯微:數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
發布時間:2018-04-13 來源:Wenwei Zhao 責任編輯:wenwei
【導讀】在我愛方案網主辦的2018汽車安規與安全解決方案論壇上,納芯微市場副總裁 高洪連以“數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰”weiti,zuolezhutiyanjiang。gaozongzhichu,dianzixitongbansuixinnengyuanjianchengqichezhujiao,erxinhaogelizaigaokekaoxingdianzixitongzhongyouweizhongyao,shuzigelixinpianxiangbiguangoujuyougenggaokekaoxingyijichangshouming、高速、低功耗等優勢,成為新能源領域安全隔離通信首選方案。

高總擁有十餘年集成電路設計行業技術、產品、市場等不同崗位從業經驗,對集成電路在汽車電子、工業於物聯網等領域的應用與市場趨勢有深入的理解。納芯微主要的團隊是ADI出來的研發中心核心研發人員。核心產品包括傳感器和隔離器兩大類,主要的應用包括汽車和工業市場的應用。
傳感器
納芯微致力於高性能集成電路芯片的設計、開發、生產和銷售,是國內第一家專業麵向傳感器係統,提供一站式傳感器IC解決方案和持續技術支持的IC設計公司。納芯微在MEMS、微小信號采集、混合信號鏈處理以及傳感器校準等領域擁有獨立知識產權和豐富IP積(ji)累(lei)。納(na)芯(xin)微(wei)自(zi)成(cheng)立(li)以(yi)來(lai),圍(wei)繞(rao)客(ke)戶(hu)需(xu)求(qiu)持(chi)續(xu)創(chuang)新(xin),業(ye)已(yi)與(yu)諸(zhu)多(duo)國(guo)內(nei)外(wai)領(ling)先(xian)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)公(gong)司(si)達(da)成(cheng)戰(zhan)略(lve)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)關(guan)係(xi),並(bing)成(cheng)功(gong)開(kai)發(fa)出(chu)國(guo)內(nei)首(shou)款(kuan)高(gao)性(xing)能(neng)三(san)軸(zhou)MEMS加速度傳感器ASIC、國內首款高性能MEMS氣壓傳感器(高度計)ASIC等多款成功產品,贏得客戶和各合作夥伴一致好評。

數字隔離
隔離是一種在高壓與低壓電路間傳輸數據和電能,同時防止危險直流電或不受控的瞬變電流在兩者中間流通的方式。
隨著工業4.0推tui進jin和he智zhi能neng製zhi造zao的de普pu及ji,工gong業ye係xi統tong中zhong需xu要yao更geng加jia可ke靠kao的de傳chuan感gan器qi控kong製zhi器qi執zhi行xing器qi,而er這zhe些xie係xi統tong均jun需xu要yao隔ge離li技ji術shu保bao駕jia護hu航hang。電dian動dong汽qi車che和he光guang伏fu發fa電dian等deng新xin興xing領ling域yu的de快kuai速su成cheng長chang帶dai來lai了le更geng多duo高gao性xing能neng隔ge離li需xu求qiu是shi傳chuan統tong光guang耦ou所suo無wu法fa滿man足zu的de。
數字隔離芯片相比傳統光耦可以實現成本更低、尺寸更小、性能更高、gonghaogengdihegengjiakekaodegelidianlu,bingqieyongyougenggaodetongxinsulvhegengchangdeshouming。naxinweishuzigelixinpianjianggaokekaoxingzuoweishouyaomubiao,naruchanpinshejijiaofudemeigehuanjie,zaidadaozhuliuanguigelidengjidejichushang,juyouyejiezuijiaESD能力和CMTI指標。

快速成長的數字隔離市場
據市場調查機構的研究指出,隔離器市場在每年均穩健成長,2016年已達到約16億美元的產值,其中尤以汽車、光(guang)伏(fu)太(tai)陽(yang)能(neng)和(he)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)所(suo)帶(dai)動(dong)的(de)隔(ge)離(li)元(yuan)器(qi)件(jian)需(xu)求(qiu)成(cheng)長(chang)最(zui)為(wei)猛(meng)烈(lie)。隨(sui)著(zhu)隔(ge)離(li)器(qi)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)逐(zhu)漸(jian)擴(kuo)大(da),以(yi)及(ji)相(xiang)關(guan)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)的(de)設(she)計(ji)演(yan)進(jin),隔(ge)離(li)器(qi)技(ji)術(shu)也(ye)開(kai)始(shi)吹(chui)響(xiang)革(ge)命(ming)的(de)號(hao)角(jiao),未(wei)來(lai)將(jiang)逐(zhu)漸(jian)從(cong)傳(chuan)統(tong)的(de)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)器(qi)轉(zhuan)移(yi)至(zhi)性(xing)能(neng)更(geng)好(hao)、更長壽命、尺寸更加優化的CMOS數字隔離解決方案,以提供更完善的係統功能和利用價值。

領先的CMOS高隔離耐壓工藝
CMOS數字隔離方案是基於電容耦合的原理,使用不斷變化的電場來通過隔離層實現信息傳輸。電容器極板之間的材料是電介質絕緣體(二氧化矽),即隔離層,這種高性能的絕緣體具有很穩定的可靠性和耐用性以及抗磁幹擾能力和抗瞬態電壓能力。電極板的大小、板間距離以及電介質材料決定了電氣特性。采用電容隔離層的優勢是效率高,無論在體積、能量轉換還是在抗磁場幹擾方麵均如此。
納芯微憑借創新的隔離工藝與高可靠性設計及製造管控,實現業界最高水準的CMTI指標,有效隔離共模噪聲;隔離耐壓等級在符合安規要求3.75kV/5kV等級上還有豐富餘量;提供業界最佳芯片級ESD能力,HBM模式達到±6kV;優異的係統級ESD、EFT及抗浪湧能力;基於納芯微在工業及汽車領域成功量產導入經驗,為客戶提供快速交付與本地化支持。

業界標準數字隔離芯片參數對比(SOIC-8封裝)
2017年,納芯微將潛心研發兩年的數字隔離芯片產品正式推向市場,將產品線擴展至通用IC領域。產品性能指標達到國際領先水平,市場反饋良好,實現了高品質的進口替代。
2018年nian,納na芯xin微wei將jiang在zai傳chuan感gan器qi調tiao理li芯xin片pian領ling域yu已yi取qu得de的de成cheng績ji基ji礎chu上shang,立li足zu創chuang新xin,不bu斷duan豐feng富fu產chan品pin線xian,全quan麵mian整zheng合he資zi源yuan,聚ju焦jiao於yu傳chuan感gan器qi與yu隔ge離li器qi兩liang大da細xi分fen市shi場chang。傳chuan感gan器qi方fang向xiang將jiang深shen耕geng壓ya力li市shi場chang,在zai高gao、中、低(di)壓(ya)量(liang)程(cheng)提(ti)供(gong)全(quan)麵(mian)係(xi)統(tong)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),並(bing)將(jiang)推(tui)出(chu)數(shu)字(zi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)係(xi)列(lie)產(chan)品(pin),擴(kuo)展(zhan)更(geng)多(duo)應(ying)用(yong)。數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)芯(xin)片(pian)將(jiang)在(zai)標(biao)準(zhun)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)基(ji)礎(chu)上(shang)陸(lu)續(xu)推(tui)出(chu)I2C雙向數字隔離芯片及485數字隔離芯片等,不斷完善產品組合,為客戶提供更多選擇。


NSi81xx係列EMC增強型多通道數字隔離芯片
納芯微推出滿足AEC-Q100車規級標準的NSi81xx係列EMC增強型多通道數字隔離芯片,從而將其產品線擴展至通用IC領域。NSi81xx係列數字隔離芯片采用特製的高壓隔離芯片工藝,可提供符合UL1577的多種電氣隔離耐壓(3.75kVRMS,5kVRMS),且具有高電磁抗擾度和低輻射的特性,數據率高達150Mbps,延時小於10ns,共模瞬態抗擾度(CMTI)高達100kV/us。


NSi81xx係列芯片目前已推出2通道和4tongdaoqijian,bingtigongzhaitihekuantiliangzhongfengzhuangxingshi,heshichangshangdeshuzigeliqiyinjiaojianrong,bingtigongkexuandeshuzitongdaofangxiangpeizhiyijishuchumorengaodianpinghedidianpingkexuan。NSi81xx係列具有目前業界最佳的芯片級ESD性能表現,HBM模式防護等級可達+/-8kV,其出色的係統級電磁兼容(EMC)性能,增強了係統的可靠性和穩定性,降低了係統的複雜度。NSi81xx支持多種規格可配置,產品交期短,可幫助客戶縮短產品導入市場的周期。
和傳統光耦解決方案相比,納芯微推出的數字隔離芯片集成度高,可以大大減少係統器件數量,大幅減小係統BOM麵積,同時還具有延時更短、功耗更低的特點,避免了光耦的光衰問題,可長期可靠工作。NSi81xx係列多通道數字隔離器能用於任何需要電壓隔離、電平轉換或接地回路消除等功能的應用,其典型應用場景包括工業自動化、新能源汽車、開關電源、電機控製等。
納芯微NSi81xx係列高可靠性多通道數字隔離芯片的推出打破了國外數字隔離技術壟斷。配合納芯微經過改進的芯片工藝以及專利的芯片設計技術,NSi81xx實現了最高5kV的隔離耐壓,增強的EMC特性並且符合各種安規認證。由於NSi81xx符合AEC-Q100 Grade 1品質要求,也可用於電動汽車、充電樁等新興應用。”


主要優勢:
1.多種規格可配置,產品交期短
2.高電氣隔離耐壓(3.75kVRMS,5kVRMS)
3.符合AEC-Q100 Grade 1汽車標準
4.業界最佳的芯片級ESD性能:HBM:+/-8kV,提供出色的係統級EMC性能
5.與市場上的數字隔離器引腳兼容
6.高共模瞬態抗擾度(CMTI):+/-100Kv/us
7.寬電源供電範圍:2.5V至5.5V,方便實現電平轉換功能
8.數據傳輸速率:DC 至 150Mbps
9.隔離柵壽命:>60 年
10.超低功耗:1.5mA/通道(1Mbps)
11.低傳播延時:<10ns
12.寬工作溫度範圍:-40攝氏度~125攝氏度
數字隔離在係統中應用
電池管理係統(Battery Management System),是一種能夠對蓄電池進行監控和管理的電子裝置,通過對電壓、電流、溫度以及SOC等參數采集、計算,進而控製電池的充放電過程,實現對電池的保護、提升電池的綜合性能的管理係統。而這一係列信息傳輸均是通過CAN總線接口與車載總控製器、電機控製器、能量控製係統、車載顯示係統等進行實時通信,最終保證對電池組進行合理有效的管理控製。

首先,應避免BMS模塊之間的相互幹擾,電源輸入前端使用隔離DC-DC電源。一台車裏有很多BMS模塊,每個模塊都集中從蓄電池裏取電。為保證每個模塊供電不會相互串擾,同時保證BMS單個模塊的獨立性,因此需要在BMS的電源輸入前端使用隔離DC-DC電源,並且輸入電壓範圍應較寬。
其次,應保證BMS能夠與電動汽車進行實時通信,通信前端做CAN隔離處理。汽車內部的通信環境較為惡劣,存在著浪湧、脈衝等幹擾信號,為保證正常通信,同樣基於係統間低耦合性和配合電源安規的考慮,CAN端也需要做隔離處理,並且對防護等級和傳輸速率要求較高。

最後,應保障駕駛人員的人身安全,需要較高等級的電源隔離防護。由於多個電池串聯後,電池組的電壓非常高,一般可達500VDC左右,是屬於對人體有安全威脅的電壓,為保障蓄電池低壓側的安全,一般也會用隔離DC-DC隔開高壓和低壓側。
隨著世界能源危機的趨近,新能源驅動的汽車即將麵臨批量生產入市,比如混合動力和電動汽車(HEV/EV)將400V和(he)更(geng)高(gao)電(dian)壓(ya)的(de)設(she)計(ji)導(dao)入(ru)了(le)汽(qi)車(che)和(he)交(jiao)通(tong)領(ling)域(yu)。而(er)在(zai)嚴(yan)酷(ku)的(de)汽(qi)車(che)環(huan)境(jing)中(zhong)應(ying)對(dui)如(ru)此(ci)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)大(da)的(de)電(dian)流(liu),就(jiu)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)高(gao)度(du)可(ke)靠(kao)且(qie)可(ke)長(chang)期(qi)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo)的(de)方(fang)案(an),以(yi)便(bian)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)將(jiang)此(ci)高(gao)壓(ya)和(he)其(qi)它(ta)電(dian)子(zi)功(gong)能(neng)電(dian)路(lu)隔(ge)離(li)開(kai)來(lai)。因(yin)此(ci),正(zheng)確(que)選(xuan)擇(ze)一(yi)款(kuan)穩(wen)定(ding)、高效、安全、可靠的隔離產品至關重要。
中國要成為汽車製造強國,汽車安規和安全解決方案是關鍵。2018汽車安規與汽車安全解決方案論壇由我愛方案網攜手電子元件技術網,中國信息產業商會電子分銷商分會(CEDA)和重慶汽車工程學會等機構共同舉辦,希望搭建技術平台,整合行業資源共同推動汽車產業創新!2018汽車安規與汽車安全解決方案論壇也是第八屆中國汽車技術展的核心論壇。150位汽車行業精英、部件廠商、方案公司、汽車整車廠和科研院所的研發人員前來參會。
本次論壇的演講嘉賓包括我愛方案網和CEDA的專家,重慶工程學會副秘書長蒲坷,致力於TDK產品推廣的東電化(中國)投資有限公司汽車行業銷售經理馬也,光寶集團敦南科技股份有限公司分離式元件事業部汽車電子產品部資深經理張峰銘,Amphenol AIIO市場部經理King Liang,蘇州納芯微電子股份有限公司市場副總裁高洪連,西南大學汽車電子專家冀傑博士和重慶安全傳動和變速器專家郭總等。
我(wo)愛(ai)方(fang)案(an)網(wang)是(shi)中(zhong)電(dian)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)旗(qi)下(xia)的(de)電(dian)子(zi)方(fang)案(an)供(gong)應(ying)鏈(lian)的(de)平(ping)台(tai),每(mei)年(nian)舉(ju)辦(ban)汽(qi)車(che)關(guan)鍵(jian)元(yuan)器(qi)件(jian)技(ji)術(shu)方(fang)案(an)和(he)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)論(lun)壇(tan),服(fu)務(wu)國(guo)家(jia)創(chuang)新(xin)戰(zhan)略(lve),為(wei)行(xing)業(ye)提(ti)供(gong)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng),物(wu)聯(lian)網(wang),安(an)防(fang)監(jian)控(kong),工(gong)業(ye)和(he)汽(qi)車(che)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。去(qu)年(nian),我(wo)愛(ai)方(fang)案(an)網(wang)平(ping)台(tai)有(you)7000多duo個ge項xiang目mu,成cheng交jiao金jin額e過guo億yi元yuan人ren民min幣bi。汽qi車che相xiang關guan的de項xiang目mu有you車che載zai無wu人ren機ji的de開kai發fa,智zhi能neng語yu音yin車che載zai係xi統tong,疲pi勞lao駕jia駛shi檢jian測ce,陀tuo螺luo儀yi平ping衡heng係xi統tong,車che載zai智zhi能neng雲yun鏡jing,車che載zai定ding位wei器qi的de開kai發fa等deng,我wo愛ai方fang案an網wang承cheng接jie國guo內nei和he國guo外wai的de開kai發fa項xiang目mu,歡huan迎ying大da家jia深shen入ru合he作zuo。
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CEDA-中zhong國guo信xin息xi產chan業ye商shang會hui電dian子zi分fen銷xiao商shang分fen會hui,每mei年nian發fa布bu中zhong國guo電dian子zi元yuan器qi件jian授shou權quan分fen銷xiao商shang名ming錄lu,去qu年nian在zai無wu錫xi市shi政zheng府fu的de支zhi持chi下xia發fa布bu了le百bai強qiang元yuan器qi件jian授shou權quan分fen銷xiao商shang並bing舉ju辦ban人ren工gong智zhi能neng,工gong業ye物wu聯lian網wang,電dian動dong車che和he新xin能neng源yuan技ji術shu與yu供gong應ying鏈lian峰feng會hui。共gong同tong推tui動dong元yuan器qi件jian授shou權quan分fen銷xiao的de價jia值zhi服fu務wu和he行xing業ye標biao準zhun的de建jian立li。2018汽車安規與安全解決方案論壇高效對接供需,協同創新,助力中國早日成為汽車強國!

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