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新型数字隔离器提升PLC效能

导读: 为了协助业界人士加速实现相关解决方案,本文除针对工业自动化目标市场的隔离应用,专注于可编程逻辑控制器(PLC)和工厂自动化的发展进行详细的市场与技术分析外,也详细说明了新型互补式金属氧化物半导体(CMOS)数字隔离器相较于传统光耦合隔离方案对工业自动化应用所带来的显着优势。

工业自动化发展热潮正不断升温,尤其是在可确保设备安全性和可靠性的隔离设计方面上更是涌现了巨量的设计需求,引来可观的商机。

工业自动化四大技术挑战

为了协助业界人士加速实现相关解决方案,本文除针对工业自动化目标市场的隔离应用,专注于可编程逻辑控制器(PLC)和工厂自动化的发展进行详细的市场与技术分析外,也详细说明了新型互补式金属氧化物半导体(CMOS)数字隔离器相较于传统光耦合隔离方案对工业自动化应用所带来的显着优势。

工业自动化的发展道路上,所包含的许多技术挑战包括:

第一:设备安全无法妥协

. 安全功能至关重要。

. 产品在高应力下性能必须稳定。

第二:高噪声环境中的正常工作

. 工厂外部电/磁场的抗干扰性高。

. 高电压瞬变噪声的抗干扰能力强。

第三:产品使用寿命长

. 整个温度范围,不同VDD电压,以及长期使用时,关键参数必须稳定。

. 在高应力下产品使用寿命长。

第四:高性能

. 产品性能必须世界顶尖。

. 低延迟和低延迟偏差以确保高效率和吞吐量。

基于上述的技术挑战,适用于工业自动化的高性能隔离产品也必须是高安全,高抗干扰性与长寿命。 工厂存在很多高压设备,透过隔离方案不仅能保护电子系统和人员,也能抑制噪声以确保设备的可靠度和稳定性。 随着工业自动化应用对相关设备的性能要求提升,内建隔离技术也开始发生转变,传统的隔离使用光耦合技术,由于先天的特性逐渐难以满足工业自动化设计需求,包括可靠性较差、时序特性不佳、无余裕的共模瞬态噪声免疫(CMTI)、能源效率低等,使业界开始将目光移至新型的CMOS电容耦合数字隔离器方案。

使用差分电容耦合技术 CMOS数字隔离器展高效

CMOS数字隔离器采用开关键控调制技术的CMOS设计,并使用差分电容耦合,可以达成高可靠度和稳定性,不会随温度、工作电压和产品寿命而改变,另外还具备卓越的时序特性,包括低传输延时、低传输延迟偏差等。 更重要的是,CMOS数字隔离器具有高共模瞬态噪声免疫(CMTI),而且相对于光耦,只需要较小的功率,因此可以降低总体系统功耗。 图1及图2为传统光耦和CMOS数字隔离方案的比较。

新型数字隔离器提升PLC效能

图1 传统光耦隔离方案特性

新型数字隔离器提升PLC效能

图2 新型CMOS数字隔离方案特性

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