性能与成本兼备,一芯简化隔离电源设计

日期:2023-02-13

——纳芯微集成隔离电源3CH数字隔离器NIRSP31

 
工业系统设计中,考虑到耐高压、安全、抗噪等因素,对隔离设计的需求越来越广泛,而将信号/功率转化为隔离的方式进行传输一直是系统设计的难点之一。纳芯微作为隔离技术的引领者,一直致力于探索更高集成度、高可靠性、高性价比的隔离电源方案。本文介绍了纳芯微集成隔离电源3CH数字隔离方案,将有效助力开发者简化工业系统设计。

基于片上变压器的隔离电源方案

按照不同需求,系统中的隔离供电可划分为驱动隔离供电、采样隔离供电、通信隔离供电三个部分,其中,驱动/采样隔离供电因功率相对较大、布局相对集中,更倾向于采用变压器外置/多绕组输出的供电方案;而对于通信隔离供电,因其布局相对远离系统主功率回路,且功耗相对较低,独立隔离电源模块的形式往往更受青睐。
 
纳芯微NIRSP31采用业内领先的片上变压器技术,单芯片集成了隔离电源和三通道数字隔离器,并使用先进的LGA封装(4mm×5mm)工艺,相对于传统的独立隔离电源模块+光耦/数字隔离器的方案,极大地减小了PCB布板面积和高度,可进一步降低系统成本。
 
  隔离电源模块+3CH光耦+CAN/RS485收发器 NIRSP31+CAN/RS485收发器
方案布局
平均布板面积 1600mm2 480mm2
输入电压范围 4.5~5.5V 4.5~5.5V(NIRSP31)
3.0~3.6/4.5~5.5V(NIRSP31V)
输出电压范围 5V 5V/3.3V可选
负载调整率(Typ) 12% 0.4%
工作温度 -40~105℃ -40~125℃
输出功率@25℃ 1W 400mW
输出功率@105℃ 0W 400mW
使能功能 N Y
原副边寄生电容(Typ) 20pF 2.6pF
CMTI(min) NA 50(kV/us)
绝缘电压 1500Vdc 3000Vrms
传输速率 取决于所选光耦/隔离器 20Mbps
保护功能 短路保护 短路保护/过温保护/欠压保护
*上表中隔离电源模块参数针对某单一料号,不同物料规格存在一定差异
 
上表为NIRSP31与传统的隔离电源模块方案的详细参数对比,总结来说,NIRSP31有如下优势:
  • 方案面积减少>200%
  • 方案成本降低>15%
  • 配置灵活,输出5V/3.3V可选
  • 集成闭环控制电路,负载调整率优
  • 更宽的工作温度范围(-40~125℃),输出功率温度降额低
  • 具有使能(EN)引脚,适用于低静态功耗要求应用
  • 原副边寄生电容小,抗共模干扰能力强
  • 3000Vrms一分钟绝缘耐压
  • 集成短路保护/过温保护/欠压保护
  • 全自动化封装,高可靠性,低失效率
  • 相较于光耦,传输速率高,寿命长

高集成度、高可靠性、高性价比的隔离电源3CH数字隔离器NIRSP31

关键参数
  • 3kVrms的绝缘耐压
  • 支持单独MCU I/O电平VDDL
  • 供电电压:
    • VDD: 4.5~5.5V NIRSP31
3~3.6V/4.5~5.5V NIRSP31V
  • VDDL: 1.8~3.6V/4.5~5.5V
  • 输出:
    • 80mA @5V->5V/3.3V
    • 60mA @3.3V->3.3V
  • 欠压保护、短路保护和过温保护
  • 数据速率:20Mbps
  • 传输延时:<75ns
  • CMTI:±50kV/us
  • 工作温度:-40~125℃
  • 封装:LGA-18(4.00mm × 5.00mm)
 
应用场景
  • 两轮车BMS
  • 通信备电BMS
  • 户用BMS
  • 工业电表
  • 空气断路器

工业BMS:纳芯微一站式解决方案

在工业BMS的应用中,NIRSP31可用于电池包MCU与外部ECU间的485和CAN通信隔离,无需再外加隔离电源和输出侧LDO(良好的负载调整率),确保通信的连续性,保证系统的正常运行。
 

工业BMS典型框图
 
同时,纳芯微也提供工业BMS一站式解决方案,包括双向I2C隔离器 NSI8100、RS485收发器NCA3485/NCA3491、CAN收发器NCA1042/NCA1051、以及双路低边驱动器NSD1025。
 
 

NIRSP31 Demo板

隔离RS485通信Demo板 隔离CAN通信Demo板
 
为方便评估,纳芯微提供隔离RS485通信Demo板NIRSP31+NCA3485,隔离CAN通信Demo板NIRSP31+NCA1042,如需申请或订购产品,可邮件至sales@novosns.com或拨打电话0512-62601802。更多信息,敬请访问www.novosns.com

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