【導讀】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計行業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品、市場等不同崗位從業(yè)經(jīng)驗，對集成電路在汽車電子、工業(yè)于物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應用與市場趨勢有深入的理解。納芯微主要的團隊是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，主要的應用包括汽車和工業(yè)市場的應用。
傳感器
納芯微致力于高性能集成電路芯片的設計、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設計公司。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等領(lǐng)域擁有獨立知識產(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）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，同時防止危險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)保駕護航。電動汽車和光伏發(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，納入產(chǎn)品設計交付的每個環(huán)節(jié)，在達到主流安規(guī)隔離等級的基礎上，具有業(yè)界最佳ESD能力和CMTI指標。
快速成長的數(shù)字隔離市場
據(jù)市場調(diào)查機構(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)應用領(lǐng)域所帶動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大，以及相關(guān)終端設備的設計演進，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計及制造管控，實現(xiàn)業(yè)界最高水準的CMTI指標，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)導入經(jīng)驗，為客戶提供快速交付與本地化支持。
業(yè)界標準數(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)品線擴展至通用IC領(lǐng)域。產(chǎn)品性能指標達到國際領(lǐng)先水平，市場反饋良好，實現(xiàn)了高品質(zhì)的進口替代。
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分市場。傳感器方向?qū)⑸罡麎毫κ袌觯诟摺⒅小⒌蛪毫砍烫峁┤嫦到y(tǒng)的解決方案，并將推出數(shù)字溫度傳感器系列產(chǎn)品，擴展更多應用。數(shù)字隔離芯片將在標準數(shù)字隔離基礎上陸續(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)級標準的NSi81xx系列EMC增強型多通道數(shù)字隔離芯片，從而將其產(chǎn)品線擴展至通用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150Mbps，延時小于10ns，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）高達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模式防護等級可達+/-8kV，其出色的系統(tǒng)級電磁兼容（EMC）性能，增強了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)的復雜度。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，同時還具有延時更短、功耗更低的特點，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用，其典型應用場景包括工業(yè)自動化、新能源汽車、開關(guān)電源、電機控制等。
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)過改進的芯片工藝以及專利的芯片設計技術(shù)，NSi81xx實現(xiàn)了最高5kV的隔離耐壓，增強的EMC特性并且符合各種安規(guī)認證。由于NSi81xx符合AEC-Q100 Grade 1品質(zhì)要求，也可用于電動汽車、充電樁等新興應用。”
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汽車標準
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：<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)中應用
電池管理系統(tǒng)（Battery Management System），是一種能夠?qū)π铍姵剡M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、計算，進而控制電池的充放電過程，實現(xiàn)對電池的保護、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、電機控制器、能量控制系統(tǒng)、車載顯示系統(tǒng)等進行實時通信，最終保證對電池組進行合理有效的管理控制。
首先，應避免BMS模塊之間的相互干擾，電源輸入前端使用隔離DC-DC電源。一臺車里有很多BMS模塊，每個模塊都集中從蓄電池里取電。為保證每個模塊供電不會相互串擾，同時保證BMS單個模塊的獨立性，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較寬。
其次，應保證BMS能夠與電動汽車進行實時通信，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，并且對防護等級和傳輸速率要求較高。
最后，應保障駕駛?cè)藛T的人身安全，需要較高等級的電源隔離防護。由于多個電池串聯(lián)后，電池組的電壓非常高，一般可達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，一般也會用隔離DC-DC隔開高壓和低壓側(cè)。
隨著世界能源危機的趨近，新能源驅(qū)動的汽車即將面臨批量生產(chǎn)入市，比如混合動力和電動汽車（HEV/EV）將400V和更高電壓的設計導入了汽車和交通領(lǐng)域。而在嚴酷的汽車環(huán)境中應對如此高的電壓和大的電流，就需要一個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)商會電子分銷商分會（CEDA）和重慶汽車工程學會等機構(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。
本次論壇的演講嘉賓包括我愛方案網(wǎng)和CEDA的專家，重慶工程學會副秘書長蒲坷，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，西南大學汽車電子專家冀杰博士和重慶安全傳動和變速器專家郭總等。
我愛方案網(wǎng)是中電網(wǎng)絡技術(shù)旗下的電子方案供應鏈的平臺，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多個項目，成交金額過億元人民幣。汽車相關(guān)的項目有車載無人機的開發(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，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)服務商提供的增值服務。現(xiàn)在平臺每月有1000個項目，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)商會電子分銷商分會，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)，電動車和新能源技術(shù)與供應鏈峰會。共同推動元器件授權(quán)分銷的價值服務和行業(yè)標準的建立。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國！
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