标签: 数字隔离器

近年来，在能源转型的战略驱动下，我国新能源汽车的保有量持续攀升，并直接推动了充电桩市场的快速增长。据中国充电联盟（EVCIPA）统计数据显示，2024全年，我国充电基础设施增量为422.2万台，新能源汽车国内销量1158.2万辆，充电基础设施与新能源汽车继续保持快速增长，桩车增量比约为1：2.7 。此外，截至2024年底，我国充电基础设施累计数量为1281.8万台，同比上升49.1% ，市场前景一片繁荣。 然而，随着国际贸易壁垒高企与国内内卷态势加剧，在此繁荣的市场中，充电桩厂商们亦面临着新的挑战。为提升产品竞争力，充电桩厂商亟需通过降本增效来应对市场竞争压力，同时还需加大对国产元器件的应用比例，以增强供应链的稳定性和安全性。例如，数字隔离器作为充电桩中的“安全守护者”，推进其国产化不仅能够降低对进口元器件的依赖，还能更好地满足本土化需求，为行业的可持续发展提供有力支撑。 充电桩不可或缺的安全需求：数字隔离器 在汽车充电桩的电气系统中，数字隔离器是确保充电桩在各种复杂电气环境和恶劣工况下安全、稳定运行的核心元器件之一，其主要负责将不同电压等级的电路隔离，以防止强电电路对弱电电路造成干扰和损坏，并保障弱电电路的控制信号能准确地传输至强电电路中。 · 电气隔离方面 ，充电桩工作时，内部的充电模块会产生高电压与大电流，若这些强电信号直接接触到负责控制和通信的弱电电路，则极易导致芯片烧毁，致使充电桩失去正常工作的能力。而数字隔离器凭借着二氧化硅（SiO2）与聚酰亚胺（PI）等具备极高电阻率和介电性能的绝缘材料，拥有着极高的隔离电压，可实现有效的电气隔离，避免充电桩系统瘫痪引发电气火灾等严重后果。 · 信号传输方面 ，充电桩工作时，内部的充电模块需要与控制模块进行高精度、高速度的信号交互，以实时监测充电过程中的电流、电压以及温度等参数，使控制系统能够及时根据充电状态调整充电策略，实现高效、安全的充电过程。而数字隔离器凭借其出色的抗干扰能力，能在此过程中保证数据信号在不同电路之间稳定传输，避免因信号失真和电磁干扰引发电气安全事故。 数字隔离器在充电桩中的应用方案简示图 例如，在上图所示的应用方案中，CMT860XX隔离驱动芯片 是保障低压控制电路稳定、安全地控制高压功率电路的核心元器件，其不仅可支持高达5.75kV的隔离电压，还可高效抑制共模噪声（CMTI＞150 kV/us），避免电磁干扰（EMI）导致控制信号失真。此外，CMT860XX还具备着4A峰值拉电流，6A峰值灌电流输出的能力，可高效控制开关器件（如IGBT、SiC MOSFET），实现高效功率因数校正，并抑制米勒效应导致的误开通现象。 CMT812X、CMT804X系列基础数字隔离芯片 支持高达5kV的隔离耐压与150Mbps的最大速率，可确保通信模块能准确地传输数据信息，其不仅可用于隔离两个电源控制模块DSP之间的电气连接，还可用于隔离电源控制模块DSP与人机交互控制与计费单元之间以及电源控制模块DSP与汽车BMS系统之间的电气连接，并确保这些模块之间能实现准确、实时的通信和交互。 CMT1300、CMT1311等隔离运放芯片 通常应用在充电桩中的PFC电路和DC-DC电路中，以阻断高压母线与低压控制电路（MCU/DSP）的直接连接，防止触电风险及设备损坏，并同时将高压母线的电流信号精准转换为低压控制电路（MCU/DSP）可处理的数据信号，满足环路控制需求，确保充电桩系统的稳定运行。 展望未来，随着充电桩市场需求的持续扩大和国产数字隔离器技术的不断进步，国产数字隔离器在中国充电桩产业链中的应用前景将更加广阔。国产数字隔离器不仅在性能上逐步媲美甚至超越国际品牌，更在成本控制和供应链稳定性上展现出显著优势，这不仅有助于我国充电桩厂商在激烈的市场竞争中脱颖而出，也为我国新能源汽车产业的自主创新和可持续发展提供了坚实的技术支撑，推动整个行业向更高水平迈进。 参考数据来源：中国充电联盟，2024年全国电动汽车充换电基础设施运行情况https://mp.weixin.qq.com/s/WYrM2YdywHRaZR79Ku6dZw

清晨，闹钟准时响起，窗帘自动拉开，床灯随之亮起，音箱中则自动传出每日的早间新闻，从而唤醒熟睡中的你，而这只是智能家居中的冰山一角。作为人类群体追求更高生活品质的居住空间，智能家居正飞速普及至我们的日常生活之中，极大地提升了生活的便利性与舒适度。 然而，随着单品智能向全屋智能的快速发展，不同智能家居设备的工作电压与通信频率等运行参数存在差异，它们共同运行在一个智能家居系统之中，其所产生的电气噪声与电磁干扰会互相影响，并形成潜在的安全隐患。例如，电气噪声可能导致线路过热，增加电气火灾的发生风险；电磁干扰可能会造成信号失真，导致电视、摄像头画面卡顿、模糊甚至丢失等。 数字隔离器，让智能家居告别电气干扰 为解决智能家居中所潜存的安全隐患，引入数字隔离器的重要性正日益凸显。资料显示，数字隔离器是一种能在高低压电路之间提供电气隔离能力的安规器件，同时其还能在电气隔离环境下实现数字信号的单向或双向传输，并可有效阻止电气噪声沿电路传播，防止电源噪声、外部电磁干扰等进入敏感电路。 简单而言，数字隔离器就像是一座 “信号桥”，既能让数字信号顺利通过，又能把两边的高低压电路隔离开，避免它们之间产生电气干扰现象 ，在智能家居行业中起到了至关重要的安全防护作用。 例如，在家用的空调设备中， CMT860xx 系列隔离驱动器可用于空调外机中控制电路与变频空调压缩机之间的隔离，其高隔离电压（如 5000VRMS）和强抗干扰能力（瞬态共模抑制典型值CMTI为± 200kV/uS）能有效隔离高低压电路，阻断干扰，确保驱动信号的有效传输，精准控制压缩机转速，使空调快速达到设定温度并稳定运行，提升制冷制热效率，降低能耗。 数字隔离器在空调机中的应用方案简示图 CMT812x系列数字隔离器可用于空调外机与空调内机之间的隔离，其能消除空调外机和空调内机之间的信号线上的共模干扰（如电机、压缩机产生的电磁噪声），确保温度、状态、控制信号的准确传输与交换，并能有效防止空调外机故障时所引发的高电流/电压冲击损坏空调内机电路。 CMT1300款隔离运放器可用于空调外机中控制电路与电流监测组件之间的隔离，其能将监测组件所采集的微弱模拟信号进行放大和调理，实现系统的故障诊断能力，防止过流、过压与过热等现象的发生。 在家用的智能电表中， CMT812x、CMT804x等系列基础数字隔离器可用于控制电路与计量模块之间的隔离，其能有效阻断电气干扰，确保采集的电压、电流微弱模拟信号准确地传输控制电路中，且其低传播延迟（典型值：9ns）的特性还可确保智能电表的计量精准。 数字隔离器在智能电表中的应用方案简示图 CMT812x、CMT804x等系列基础数字隔离器还可用于控制电路与外部通信电路之间的隔离，其能在复杂的电磁环境中，有效抵御干扰，确保数据可靠传输，确保用电数据能及时准确地上报到外部系统中。 在家用的光伏逆变系统中， CMT812x、CMT804x等系列基础数字隔离器可用于控制电路与外部通信电路之间的隔离，其能在复杂的电磁环境中，排除外部干扰，确保数字信号能及时准确地上报到外部通信系统中； 200kV/uS）能可靠地传输驱动信号，确保驱动信号不受干扰，使逆变器输出稳定的交流电，满足电网接入要求，同时保护控制电路免受高压冲击，提高系统的可靠性和稳定性。 数字隔离器在光伏逆变系统中的应用方案简示图 CMT1300、CMT1311 等隔离运放器可用于控制电路与监测组件（电流、电压与温度等参数）之间的隔离，其能将监测组件所采集的微弱模拟信号进行放大和调理，并确保信号准确地传输到控制电路中，防止过流、过压与过热等现象，以实现系统的稳定运行能力与故障诊断能力。 展望未来，随着技术的不断发展，数字隔离器将朝着小型化、集成化、高性能以及与新兴技术融合的方向持续迈进。我们有理由相信，在数字隔离器的保驾护航下，智能家居将迎来更加安全、可靠、智能的新时代，为我们创造更加美好、舒适、高效的家居生活环境。

智能电表作为构建国家智能电网的关键枢纽，除具备基本的电能计量功能外，还能实现远程抄表、实时计费与智能分析用电数据等功能，拥有着信息存储、自动控制与无线信息交互等物联网能力，是完成电能信息收集自动化和电网系统智能化的重要计量设备，可有力推动国家电力市场的改革和可持续发展。 常见单相智能电表与三相智能电表的工作原理简示图 如上图工作原理简示图所示，智能电表通常需要与高压电网连接，同时又要与低压控制电路通信，因此其必须引入电气隔离措施以提升智能电表的稳定性、安全性以及数据传输的精准度，同时保证相关工作人员的安全。 通常情况下，在智能电表中需要使用数字隔离器来完成电气隔离，数字隔离器主要用于实现高低压电路之间的电气隔离，确保智能电表的安全性、可靠性和抗干扰能力。 数字隔离器在智能电表中的应用方案简示图 在计量模块与主控MCU的串口通信中， 计量模块主要负责对高压电网中流入的电压数据和电流数据进行精确的采集与处理，而数字隔离器则用于隔离高压侧的电流互感器/分压器与低压侧的控制电路，并在电气隔离的环境下将数据信号传输至主控MCU中，确保数据传输的安全与可靠。 1、CMT812X 高速双通道数字隔离器 安全相关认证 • DIN VDE V 0884-11: 2017-01 • 符合UL 1577组件认证 • CSA认证，符合IEC 60950-1, IEC 62368-1, IEC 61010-1 and IEC 60601-1 终端设备标准 • 符合GB4943.1-2022的CQC认证 • 符合EN 60950-1, EN 62368-1 和 EN 61010-1 标准的TUV认证。 增强电磁兼容性(EMC) • 系统级ESD、EFT、浪涌抗扰性 • ±8kV IEC 61000-4-2 跨隔离栅接触放电保护 • 低辐射 数据率：DC至150 Mbps 宽电源电压范围：2.5 V 至5.5 V 工作环境温度范围：-40°C to 125°C 稳健可靠的隔离栅： • 可实现40 年以上的预期使用寿命 • 高达5 kVRMS隔离额定值 • 高达8 kV浪涌能力 • ±200 kV/μs 典型 CMTI 默认输出高电平和低电平选项 低功耗，1 Mbps 时每通道的电流典型值为1.5mA 低传播延迟：典型值为9 ns（由5V 电源供电） SOIC -16 封装（宽体），WB(N) SOW8L(宽体)与SOIC - 8（窄体) 2、CMT804X 高速四通道数字隔离器 安全相关认证 • DIN VDE V 0884-11: 2017-01 • 符合UL 1577组件认证 • CSA认证，符合IEC 60950-1, IEC 62368-1, IEC 61010-1 and IEC 60601-1 终端设备标准 • 符合GB4943.1-2022的CQC认证 • 符合EN 60950-1, EN 62368-1 和 EN 61010-1 标准的TUV认证。 增强电磁兼容性(EMC) • 系统级ESD、EFT、浪涌抗扰性 • ±8kV IEC 61000-4-2 跨隔离栅接触放电保护 • 低辐射 数据率：高达150Mbps 宽电源电压范围：2.5 V 至5.5 V 工作环境温度范围：-40°C to125°C 稳健可靠的隔离栅： • 40 年以上的预期使用寿命 • 高达5 kVRMS隔离额定值 • 高达8 kV浪涌能力 • ±200 kV/μs 典型CMTI 默认输出高电平和低电平选项 低功耗，1 Mbps 时每通道的电流典型值为1.5 mA 低传播延迟：典型值为9 ns（由5V 电源供电） SOIC16 封装 (宽体和窄体) 例如，CMT812X、CMT804X系列数字隔离器基于容耦原理，支持高5kVrms隔离电压，数据速率最高可达150Mbps，可完美满足当代智能电表对于安全稳定与高速数据传输的需求，确保计量数据能够及时、准确地传递给主控MCU，为智能电表的精准计量和高效控制提供了有力支持。 在主控MCU对外的RS485通信中， 主控MCU主要负责通过485通信接口与集中器、抄表系统等外部设备进行远程的数据交互，而数字隔离器则用于防止总线上的干扰信号反串到电表内部，同时避免电表内部的噪声影响通信线路，确保数据传输的准确性和稳定性，增强电表的抗干扰能力。 例如，CMT812X、CMT804X系列数字隔离器同样可应用在此485通信接口中，有效防止防止高压浪涌或地电位差导致的通信故障。此外，在智能电表中，CMT812X、CMT804X系列数字隔离器还可用于隔离主控MCU与外围设备（如继电器、LCD显示屏）以及隔离不同电压等级的模块，保护主控MCU免受外部信号的干扰。 展望未来，随着技术的不断创新和突破，以及太阳能、风能等绿色分布式能源的持续接入，智能电网系统将会进行持续的的优化与完善，而数字隔离器则将有望在智能电表领域发挥更为重要的作用，进一步提升电网系统的稳定性、智能性与高效性，促进清洁能源的可持续利用，为能源行业的可持续发展做出更多贡献。

数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路，在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立，提高低压系统的抗干扰能力，同时还可确保高、低压系统之间的安全交互，使系统稳定工作，并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。 典型数字隔离芯片的简化原理图 值得一提的是，数字隔离芯片历经多年发展，其应用范围已十分广泛，凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么，电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一款最为适配的数字隔离芯片呢？ 如何选择一款最为合适的数字隔离芯片？ 数字隔离芯片是一种安规器件，是各种电气系统中不可或缺的一份安全保障，其主要作用是通过电气隔离的方式消除高、低压系统之间的干扰因素，以保证电气系统的稳定性与可靠性。电气工程师们在选择数字隔离芯片时，应着重考虑以下几个方面： · 隔离电压 隔离电压是评估数字隔离芯片隔离能力的重要指标，指数字隔离芯片两端所能够承受的最大电压差。在各类电气系统中，由于存在高低电位差，因此需要选择具有足够隔离能力的数字隔离芯片，以确保人身安全和设备的稳定运行。 在选择隔离电压时，应根据应用场景的电压等级和隔离要求进行选择。不论是3.75kV、5kV、7kV，亦或是更高的隔离电压，它们都代表着此款数字隔离芯片至少可在该隔离电压下坚持60秒不被击穿。 · 数据速率 数据速率是衡量信号传输速度快慢的重要指标。在各类电气系统中，UART、IIC与RS-485等不同通信标准和接口对于数据传输率要求不同，数据速率的选择需根据实际应用场景的需求进行。 对于要求信号实时传输且准确性高的应用，如电网监控、电动汽车控制等，通常需选择具有较高数据速率的数字隔离芯片以确保信号的准确传输。而一些对信号传输速度要求相对较低的应用，如智能家居、传感器网络等，则可选择数据速率适中的数字隔离器以降低系统成本。 · 浪涌电压ESD 浪涌电压是评估数字隔离芯片在恶劣环境下能否稳定工作的参数。在各类电气系统中，由于存在电网波动、瞬态干扰等复杂因素，且数字隔离芯片通常是处于高低压的接口处，因此需要选择具有较高浪涌电压耐受能力的数字隔离芯片，以确保系统的稳定性。 ESD额定值 在选择浪涌电压时，需根据应用场景的电压等级和稳定性能要求进行选择。对于高电压、大电流的应用场景，需选择能够承受相应浪涌电压的数字隔离器，反之亦然。 · 共模瞬态抑制能力CMTI CMTI是衡量数字隔离芯片抗瞬态干扰能力的重要参数，即其在系统应用中的鲁棒性表现。在各类电气系统中，由于存在复杂的电磁环境和干扰信号，因此需要选择具有较高CMTI值的数字隔离芯片，以提高信号的抗干扰能力。 瞬态共模抑制能力测试电路 在选择CMTI时，需根据应用场景的干扰情况和稳定性要求进行选择。例如，对于应用在电机驱动与逆变器等存在较强共模干扰的应用场景中，需选择较高的CMTI额定值，保护系统安全，反之亦然。 · 封装类型 在确定上述指标需求后，下一步则需要考虑不同的封装选择。由于封装类型往往影响着芯片的尺寸，因此其与爬电距离和电气间隙等安规需求挂钩。通常，具有较大爬电距离和电气间隙的较大封装将允许使用更高的隔离电压规格。 在进行封装类型的选择时，对于高频、高电压等应用领域，需选择爬电距离与电气间隙较大的封装类型，以确保芯片的稳定性和可靠性，反之亦然。 · 通道配置 在确定完封装需求后，应根据具体需求决定信号需要多少个隔离通道以及每个信号的发送方向来完成通道数量及其方向的配置。例如，四个正向通道的四通道数字隔离芯片适用于隔离式栅极驱动信号传输；三个正向通道与一个反向通道的四通道数字隔离芯片通常需要用于SPI通信。 最终，再综合考虑具体应用场景中的工作温度、工作电压等因素，并设定默认输出状态后（或故障安全状态），电气工程师即可在芯片厂家所提供的数字隔离芯片选型表中选择出一款最为适配的数字隔离芯片。 HOPERF数字隔离芯片选型表（部分） 例如，上表为华普微自主研发的数字隔离芯片选型表（部分），其具备着卓越的电气隔离效果，可广泛适用于各类高安全性需求的电气系统，并能够提供灵活的定制化服务，满足各行业客户的个性化需求。电气工程师们可根据选型表中所提供的隔离电压、传输速率、浪涌电压、CMTI、封装类型、通道配置与默认输出等具体参数进行综合评估后做出最佳选择。

在快速发展的能源领域，发电厂是发电的支柱，效率和安全性至关重要。在这种背景下， 国产数字隔离器 已成为现代化和优化发电厂运营的重要组成部分。本文探讨了这些设备在提高性能方面的重要性，同时展示了中国在生产可靠且具有成本效益的数字隔离器方面的进步。 什么是数字隔离器？ 数字隔离器充当屏障，在电气上将系统的不同部分隔离开来，同时允许无缝数据传输。在发电厂中，它们保护敏感的控制电路免受高压尖峰的影响，确保准确的信号处理，并在恶劣条件下保持系统完整性。 中国国产数字隔离器经历了重大创新，在许多方面达到甚至超过了全球标准。它们旨在满足国内电网的独特需求，为进口解决方案提供了强大的替代方案，确保了可靠性和成本效益。 数字隔离器在发电厂中的作用 发电厂是一个复杂的系统，其中监控、控制和通信必须保持不间断。数字隔离器在以下方面发挥着至关重要的作用： 提高效率：国产数字隔离器确保高速数据传输，信号失真最小。这对于涡轮机、变压器和控制系统等设备的实时监控至关重要。通过保持信号完整性，它们有助于优化操作、减少能量损失并提高整体效率。 确保安全：发电厂在高压下运行，带来重大风险。国产数字隔离器提供有效的绝缘，保护操作员和敏感组件免受电压浪涌和电磁干扰。这对于人员安全和设备寿命都至关重要。 为什么选择国产数字隔离器？ 中国的数字隔离器不仅具有成本竞争力，而且还能适应当地需求，包括与不同电网和环境条件的兼容性。 可靠性：国产隔离器经过严格测试，可承受发电厂环境中常见的极端温度、振动和电气噪声。 成本效益：较短的供应链和有竞争力的价格使国产产品成为有吸引力的选择，同时又不影响质量。 定制解决方案：量身定制的设计迎合了中国发电厂面临的特定挑战，提供了进口产品中罕见的灵活性。 实际影响：案例研究 在最近对中国中部一家燃煤发电厂的升级中，国产数字隔离器取代了涡轮机控制系统中过时的解决方案。结果令人震惊：信号清晰度提高了 15% ，系统停机时间减少了 20% ，成本仅为进口隔离器的一半。这表明它们能够带来可衡量的效益。 展望未来 随着中国继续投资清洁能源和智能电网技术，对国产数字隔离器的需求将会增加。材料、小型化和数据传输速率方面的创新将进一步巩固其在提高发电厂效率和安全性方面的作用。 国产数字隔离器改变了发电厂设备的格局，在效率和安全性方面具有无与伦比的优势。通过利用这些先进的解决方案，发电厂可以实现更高的运行可靠性，同时支持中国的能源转型目标。采用国产技术不仅是一种节省成本的措施，也是迈向更具弹性和可持续性的能源未来的一步。