【導(dǎo)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(shè)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(yīng)用與市場趨勢有深入的理解。納芯微主要的團(tuán)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(yīng)用包括汽車和工業(yè)市場的應(yīng)用。
傳感器
納芯微致力于高性能集成電路芯片的設(shè)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(shè)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(zhǔn)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(dá)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(jìn)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(hù)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(biāo)，納入產(chǎn)品設(shè)計交付的每個環(huán)節(jié)，在達(dá)到主流安規(guī)隔離等級的基礎(chǔ)上，具有業(yè)界最佳ESD能力和CMTI指標(biāo)。
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(dá)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(yīng)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(kuò)大，以及相關(guān)終端設(shè)備的設(shè)計演進(jìn)，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(shè)計及制造管控，實現(xiàn)業(yè)界最高水準(zhǔn)的CMTI指標(biāo)，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(dá)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(dǎo)入經(jīng)驗，為客戶提供快速交付與本地化支持。
業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展至通用IC領(lǐng)域。產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，市場反饋良好，實現(xiàn)了高品質(zhì)的進(jìn)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(chǔ)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(xì)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(kuò)展更多應(yīng)用。數(shù)字隔離芯片將在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(kuò)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(dá)150Mbps，延時小于10ns，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）高達(dá)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(rèn)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(hù)等級可達(dá)+/-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(fù)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(dǎo)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(yīng)用，其典型應(yīng)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(jìn)的芯片工藝以及專利的芯片設(shè)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(rèn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)
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(yīng)用
電池管理系統(tǒng)（Battery Management System），是一種能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)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(jìn)而控制電池的充放電過程，實現(xiàn)對電池的保護(hù)、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(jìn)行實時通信，最終保證對電池組進(jìn)行合理有效的管理控制。
首先，應(yīng)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?yán)镉泻芏郆MS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?dāng)_，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(yīng)較寬。
其次，應(yīng)保證BMS能夠與電動汽車進(jìn)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(hù)等級和傳輸速率要求較高。
最后，應(yīng)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(hù)。由于多個電池串聯(lián)后，電池組的電壓非常高，一般可達(dá)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(shè)計導(dǎo)入了汽車和交通領(lǐng)域。而在嚴(yán)酷的汽車環(huán)境中應(yīng)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(xué)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(xué)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(tuán)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(xué)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(luò)技術(shù)旗下的電子方案供應(yīng)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(wù)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(wù)，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(wù)商提供的增值服務(wù)。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(yīng)鏈峰會。共同推動元器件授權(quán)分銷的價值服務(wù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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！
推薦閱讀：
