性能與成本兼備，一芯簡化隔離電源設計
光伏產業網訊
發布日期：2023-02-15
核心提示：
納芯微集成隔離電源3CH數字隔離器NIRSP31 工業系統設計中，考慮到耐高壓、安全、抗噪等因素，對隔離設計的需求越來越廣泛
——納芯微集成隔離電源3CH數字隔離器NIRSP31
工業系統設計中，考慮到耐高壓、安全、抗噪等因素，對隔離設計的需求越來越廣泛，而將信號/功率轉化為隔離的方式進行傳輸一直是系統設計的難點之一。納芯微作為隔離技術的引領者，一直致力于探索更高集成度、高可靠性、高性價比的隔離電源方案。本文介紹了納芯微集成隔離電源3CH數字隔離方案，將有效助力開發者簡化工業系統設計。
基于片上變壓器的隔離電源方案
按照不同需求，系統中的隔離供電可劃分為驅動隔離供電、采樣隔離供電、通信隔離供電三個部分，其中，驅動/采樣隔離供電因功率相對較大、布局相對集中，更傾向于采用變壓器外置/多繞組輸出的供電方案；而對于通信隔離供電，因其布局相對遠離系統主功率回路，且功耗相對較低，獨立隔離電源模塊的形式往往更受青睞。
納芯微NIRSP31采用業內領先的片上變壓器技術，單芯片集成了隔離電源和三通道數字隔離器，并使用先進的LGA封裝(4mm×5mm)工藝，相對于傳統的獨立隔離電源模塊+光耦/數字隔離器的方案，極大地減小了PCB布板面積和高度，可進一步降低系統成本。
*上表中隔離電源模塊參數針對某單一料號，不同物料規格存在一定差異
上表為NIRSP31與傳統的隔離電源模塊方案的詳細參數對比，總結來說，NIRSP31有如下優勢：
·方案面積減少>200%
·方案成本降低>15%
·配置靈活，輸出5V/3.3V可選
·集成閉環控制電路，負載調整率優
·更寬的工作溫度范圍(-40~125℃)，輸出功率溫度降額低
·具有使能(EN)引腳，適用于低靜態功耗要求應用
·原副邊寄生電容小，抗共模干擾能力強
·3000Vrms一分鐘絕緣耐壓
·集成短路保護/過溫保護/欠壓保護
·全自動化封裝，高可靠性，低失效率
·相較于光耦，傳輸速率高，壽命長
高集成度、高可靠性、高性價比的隔離電源3CH數字隔離器NIRSP31
關鍵參數
·3kVrms的絕緣耐壓
·支持單獨MCU I/O電平VDDL
·供電電壓：
-VDD:4.5~5.5V NIRSP31
3~3.6V/4.5~5.5V NIRSP31V
-VDDL:1.8~3.6V/4.5~5.5V
·輸出：
-80mA 5V->5V/3.3V
-60mA 3.3V->3.3V
·欠壓保護、短路保護和過溫保護
·數據速率：20Mbps
·傳輸延時：<75ns
·CMTI：±50kV/us
·工作溫度：-40~125℃
·封裝：LGA-18(4.00mm×5.00mm)
應用場景
·兩輪車BMS
·通信備電BMS
·戶用BMS
·工業電表
·空氣斷路器
工業BMS：納芯微一站式解決方案
在工業BMS的應用中，NIRSP31可用于電池包MCU與外部ECU間的485和CAN通信隔離，無需再外加隔離電源和輸出側LDO(良好的負載調整率)，確保通信的連續性，保證系統的正常運行。
圖：工業BMS典型框圖
同時，納芯微也提供工業BMS一站式解決方案，包括雙向I2C隔離器NSI8100、RS485收發器NCA3485/NCA3491、CAN收發器NCA1042/NCA1051、以及雙路低邊驅動器NSD1025。
NIRSP31 Demo板
圖：隔離RS485通信Demo板(左)；隔離CAN通信Demo板(右)
為方便評估，納芯微提供隔離RS485通信Demo板NIRSP31+NCA3485，隔離CAN通信Demo板NIRSP31+NCA1042。