納芯微:數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
發(fā)布時(shí)間:2018-04-13 來源:Wenwei Zhao 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在我愛方案網(wǎng)主辦的2018汽車安規(guī)與安全解決方案論壇上,納芯微市場副總裁 高洪連以“數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)”為題,做了主題演講。高總指出,電子系統(tǒng)伴隨新能源漸成汽車主角,而信號隔離在高可靠性電子系統(tǒng)中尤為重要,數(shù)字隔離芯片相比光耦具有更高可靠性以及長壽命、高速、低功耗等優(yōu)勢,成為新能源領(lǐng)域安全隔離通信首選方案。
高總擁有十余年集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品、市場等不同崗位從業(yè)經(jīng)驗(yàn),對集成電路在汽車電子、工業(yè)于物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用與市場趨勢有深入的理解。納芯微主要的團(tuán)隊(duì)是ADI出來的研發(fā)中心核心研發(fā)人員。核心產(chǎn)品包括傳感器和隔離器兩大類,主要的應(yīng)用包括汽車和工業(yè)市場的應(yīng)用。
傳感器
納芯微致力于高性能集成電路芯片的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售,是國內(nèi)第一家專業(yè)面向傳感器系統(tǒng),提供一站式傳感器IC解決方案和持續(xù)技術(shù)支持的IC設(shè)計(jì)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(zhǔn)等領(lǐng)域擁有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)和豐富IP積累。納芯微自成立以來,圍繞客戶需求持續(xù)創(chuàng)新,業(yè)已與諸多國內(nèi)外領(lǐng)先的傳感器公司達(dá)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,并成功開發(fā)出國內(nèi)首款高性能三軸MEMS加速度傳感器ASIC、國內(nèi)首款高性能MEMS氣壓傳感器(高度計(jì))ASIC等多款成功產(chǎn)品,贏得客戶和各合作伙伴一致好評。
數(shù)字隔離
隔離是一種在高壓與低壓電路間傳輸數(shù)據(jù)和電能,同時(shí)防止危險(xiǎn)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(yè)4.0推進(jìn)和智能制造的普及,工業(yè)系統(tǒng)中需要更加可靠的傳感器控制器執(zhí)行器,而這些系統(tǒng)均需要隔離技術(shù)保駕護(hù)航。電動(dòng)汽車和光伏發(fā)電等新興領(lǐng)域的快速成長帶來了更多高性能隔離需求是傳統(tǒng)光耦所無法滿足的。
數(shù)字隔離芯片相比傳統(tǒng)光耦可以實(shí)現(xiàn)成本更低、尺寸更小、性能更高、功耗更低和更加可靠的隔離電路,并且擁有更高的通信速率和更長的壽命。納芯微數(shù)字隔離芯片將高可靠性作為首要目標(biāo),納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)交付的每個(gè)環(huán)節(jié),在達(dá)到主流安規(guī)隔離等級的基礎(chǔ)上,具有業(yè)界最佳ESD能力和CMTI指標(biāo)。
快速成長的數(shù)字隔離市場
據(jù)市場調(diào)查機(jī)構(gòu)的研究指出,隔離器市場在每年均穩(wěn)健成長,2016年已達(dá)到約16億美元的產(chǎn)值,其中尤以汽車、光伏太陽能和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域所帶動(dòng)的隔離元器件需求成長最為猛烈。隨著隔離器市場需求逐漸擴(kuò)大,以及相關(guān)終端設(shè)備的設(shè)計(jì)演進(jìn),隔離器技術(shù)也開始吹響革命的號角,未來將逐漸從傳統(tǒng)的光電耦合器轉(zhuǎn)移至性能更好、更長壽命、尺寸更加優(yōu)化的CMOS數(shù)字隔離解決方案,以提供更完善的系統(tǒng)功能和利用價(jià)值。
領(lǐng)先的CMOS高隔離耐壓工藝
CMOS數(shù)字隔離方案是基于電容耦合的原理,使用不斷變化的電場來通過隔離層實(shí)現(xiàn)信息傳輸。電容器極板之間的材料是電介質(zhì)絕緣體(二氧化硅),即隔離層,這種高性能的絕緣體具有很穩(wěn)定的可靠性和耐用性以及抗磁干擾能力和抗瞬態(tài)電壓能力。電極板的大小、板間距離以及電介質(zhì)材料決定了電氣特性。采用電容隔離層的優(yōu)勢是效率高,無論在體積、能量轉(zhuǎn)換還是在抗磁場干擾方面均如此。
納芯微憑借創(chuàng)新的隔離工藝與高可靠性設(shè)計(jì)及制造管控,實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高水準(zhǔn)的CMTI指標(biāo),有效隔離共模噪聲;隔離耐壓等級在符合安規(guī)要求3.75kV/5kV等級上還有豐富余量;提供業(yè)界最佳芯片級ESD能力,HBM模式達(dá)到±6kV;優(yōu)異的系統(tǒng)級ESD、EFT及抗浪涌能力;基于納芯微在工業(yè)及汽車領(lǐng)域成功量產(chǎn)導(dǎo)入經(jīng)驗(yàn),為客戶提供快速交付與本地化支持。
業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離芯片參數(shù)對比(SOIC-8封裝)
2017年,納芯微將潛心研發(fā)兩年的數(shù)字隔離芯片產(chǎn)品正式推向市場,將產(chǎn)品線擴(kuò)展至通用IC領(lǐng)域。產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,市場反饋良好,實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)的進(jìn)口替代。
2018年,納芯微將在傳感器調(diào)理芯片領(lǐng)域已取得的成績基礎(chǔ)上,立足創(chuàng)新,不斷豐富產(chǎn)品線,全面整合資源,聚焦于傳感器與隔離器兩大細(xì)分市場。傳感器方向?qū)⑸罡麎毫κ袌?,在高、中、低壓量程提供全面系統(tǒng)的解決方案,并將推出數(shù)字溫度傳感器系列產(chǎn)品,擴(kuò)展更多應(yīng)用。數(shù)字隔離芯片將在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離基礎(chǔ)上陸續(xù)推出I2C雙向數(shù)字隔離芯片及485數(shù)字隔離芯片等,不斷完善產(chǎn)品組合,為客戶提供更多選擇。
NSi81xx系列EMC增強(qiáng)型多通道數(shù)字隔離芯片
納芯微推出滿足AEC-Q100車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)的NSi81xx系列EMC增強(qiáng)型多通道數(shù)字隔離芯片,從而將其產(chǎn)品線擴(kuò)展至通用IC領(lǐng)域。NSi81xx系列數(shù)字隔離芯片采用特制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(shù)據(jù)率高達(dá)150Mbps,延時(shí)小于10ns,共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)高達(dá)100kV/us。
NSi81xx系列芯片目前已推出2通道和4通道器件,并提供窄體和寬體兩種封裝形式,和市場上的數(shù)字隔離器引腳兼容,并提供可選的數(shù)字通道方向配置以及輸出默認(rèn)高電平和低電平可選。NSi81xx系列具有目前業(yè)界最佳的芯片級ESD性能表現(xiàn),HBM模式防護(hù)等級可達(dá)+/-8kV,其出色的系統(tǒng)級電磁兼容(EMC)性能,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。NSi81xx支持多種規(guī)格可配置,產(chǎn)品交期短,可幫助客戶縮短產(chǎn)品導(dǎo)入市場的周期。
和傳統(tǒng)光耦解決方案相比,納芯微推出的數(shù)字隔離芯片集成度高,可以大大減少系統(tǒng)器件數(shù)量,大幅減小系統(tǒng)BOM面積,同時(shí)還具有延時(shí)更短、功耗更低的特點(diǎn),避免了光耦的光衰問題,可長期可靠工作。NSi81xx系列多通道數(shù)字隔離器能用于任何需要電壓隔離、電平轉(zhuǎn)換或接地回路消除等功能的應(yīng)用,其典型應(yīng)用場景包括工業(yè)自動(dòng)化、新能源汽車、開關(guān)電源、電機(jī)控制等。
納芯微NSi81xx系列高可靠性多通道數(shù)字隔離芯片的推出打破了國外數(shù)字隔離技術(shù)壟斷。配合納芯微經(jīng)過改進(jìn)的芯片工藝以及專利的芯片設(shè)計(jì)技術(shù),NSi81xx實(shí)現(xiàn)了最高5kV的隔離耐壓,增強(qiáng)的EMC特性并且符合各種安規(guī)認(rèn)證。由于NSi81xx符合AEC-Q100 Grade 1品質(zhì)要求,也可用于電動(dòng)汽車、充電樁等新興應(yīng)用。”
主要優(yōu)勢:
1.多種規(guī)格可配置,產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)
4.業(yè)界最佳的芯片級ESD性能:HBM:+/-8kV,提供出色的系統(tǒng)級EMC性能
5.與市場上的數(shù)字隔離器引腳兼容
6.高共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI):+/-100Kv/us
7.寬電源供電范圍:2.5V至5.5V,方便實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換功能
8.數(shù)據(jù)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(shí):<10ns
12.寬工作溫度范圍:-40攝氏度~125攝氏度
數(shù)字隔離在系統(tǒng)中應(yīng)用
電池管理系統(tǒng)(Battery Management System),是一種能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行監(jiān)控和管理的電子裝置,通過對電壓、電流、溫度以及SOC等參數(shù)采集、計(jì)算,進(jìn)而控制電池的充放電過程,實(shí)現(xiàn)對電池的保護(hù)、提升電池的綜合性能的管理系統(tǒng)。而這一系列信息傳輸均是通過CAN總線接口與車載總控制器、電機(jī)控制器、能量控制系統(tǒng)、車載顯示系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)通信,最終保證對電池組進(jìn)行合理有效的管理控制。
首先,應(yīng)避免BMS模塊之間的相互干擾,電源輸入前端使用隔離DC-DC電源。一臺車?yán)镉泻芏郆MS模塊,每個(gè)模塊都集中從蓄電池里取電。為保證每個(gè)模塊供電不會(huì)相互串?dāng)_,同時(shí)保證BMS單個(gè)模塊的獨(dú)立性,因此需要在BMS的電源輸入前端使用隔離DC-DC電源,并且輸入電壓范圍應(yīng)較寬。
其次,應(yīng)保證BMS能夠與電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)通信,通信前端做CAN隔離處理。汽車內(nèi)部的通信環(huán)境較為惡劣,存在著浪涌、脈沖等干擾信號,為保證正常通信,同樣基于系統(tǒng)間低耦合性和配合電源安規(guī)的考慮,CAN端也需要做隔離處理,并且對防護(hù)等級和傳輸速率要求較高。
最后,應(yīng)保障駕駛?cè)藛T的人身安全,需要較高等級的電源隔離防護(hù)。由于多個(gè)電池串聯(lián)后,電池組的電壓非常高,一般可達(dá)500VDC左右,是屬于對人體有安全威脅的電壓,為保障蓄電池低壓側(cè)的安全,一般也會(huì)用隔離DC-DC隔開高壓和低壓側(cè)。
隨著世界能源危機(jī)的趨近,新能源驅(qū)動(dòng)的汽車即將面臨批量生產(chǎn)入市,比如混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(HEV/EV)將400V和更高電壓的設(shè)計(jì)導(dǎo)入了汽車和交通領(lǐng)域。而在嚴(yán)酷的汽車環(huán)境中應(yīng)對如此高的電壓和大的電流,就需要一個(gè)高度可靠且可長期穩(wěn)定工作的方案,以便能有效地將此高壓和其它電子功能電路隔離開來。因此,正確選擇一款穩(wěn)定、高效、安全、可靠的隔離產(chǎn)品至關(guān)重要。
中國要成為汽車制造強(qiáng)國,汽車安規(guī)和安全解決方案是關(guān)鍵。2018汽車安規(guī)與汽車安全解決方案論壇由我愛方案網(wǎng)攜手電子元件技術(shù)網(wǎng),中國信息產(chǎn)業(yè)商會(huì)電子分銷商分會(huì)(CEDA)和重慶汽車工程學(xué)會(huì)等機(jī)構(gòu)共同舉辦,希望搭建技術(shù)平臺,整合行業(yè)資源共同推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新!2018汽車安規(guī)與汽車安全解決方案論壇也是第八屆中國汽車技術(shù)展的核心論壇。150位汽車行業(yè)精英、部件廠商、方案公司、汽車整車廠和科研院所的研發(fā)人員前來參會(huì)。
本次論壇的演講嘉賓包括我愛方案網(wǎng)和CEDA的專家,重慶工程學(xué)會(huì)副秘書長蒲坷,致力于TDK產(chǎn)品推廣的東電化(中國)投資有限公司汽車行業(yè)銷售經(jīng)理馬也,光寶集團(tuán)敦南科技股份有限公司分離式元件事業(yè)部汽車電子產(chǎn)品部資深經(jīng)理張峰銘,Amphenol AIIO市場部經(jīng)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(xué)汽車電子專家冀杰博士和重慶安全傳動(dòng)和變速器專家郭總等。
我愛方案網(wǎng)是中電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)旗下的電子方案供應(yīng)鏈的平臺,每年舉辦汽車關(guān)鍵元器件技術(shù)方案和新能源汽車論壇,服務(wù)國家創(chuàng)新戰(zhàn)略,為行業(yè)提供人工智能,物聯(lián)網(wǎng),安防監(jiān)控,工業(yè)和汽車解決方案。去年,我愛方案網(wǎng)平臺有7000多個(gè)項(xiàng)目,成交金額過億元人民幣。汽車相關(guān)的項(xiàng)目有車載無人機(jī)的開發(fā),智能語音車載系統(tǒng),疲勞駕駛檢測,陀螺儀平衡系統(tǒng),車載智能云鏡,車載定位器的開發(fā)等,我愛方案網(wǎng)承接國內(nèi)和國外的開發(fā)項(xiàng)目,歡迎大家深入合作。
現(xiàn)在元器件缺貨,我愛方案網(wǎng)給大家?guī)砉I(yè)汽車和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品小批量元器件采購服務(wù),適合看訂單生產(chǎn)的元器件采購。這是我愛方案網(wǎng)為平臺的技術(shù)服務(wù)商提供的增值服務(wù)。現(xiàn)在平臺每月有1000個(gè)項(xiàng)目,有一定的訂單規(guī)模,歡迎聯(lián)系我愛方案網(wǎng)安排采購。合作共創(chuàng)輝煌!”
CEDA-中國信息產(chǎn)業(yè)商會(huì)電子分銷商分會(huì),每年發(fā)布中國電子元器件授權(quán)分銷商名錄,去年在無錫市政府的支持下發(fā)布了百強(qiáng)元器件授權(quán)分銷商并舉辦人工智能,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),電動(dòng)車和新能源技術(shù)與供應(yīng)鏈峰會(huì)。共同推動(dòng)元器件授權(quán)分銷的價(jià)值服務(wù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立。2018汽車安規(guī)與安全解決方案論壇高效對接供需,協(xié)同創(chuàng)新,助力中國早日成為汽車強(qiáng)國!
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