德州儀器新推SiO2光電模擬器 高電壓應用隔離需求有解

作者: 范語瑄
2023 年 10 月 04 日

德州儀器(TI)推出全新半導體訊號隔離光電模擬器(Opto-emulator)產品組合,改以二氧化矽(SiO2)作為隔離層,相較傳統採用LED的光耦合器(Optocoupler),能夠提升訊號完整性、降低功率消耗並延長使用壽命,適用於高電壓工業和汽車應用。

德州儀器資深應用工程師陳昭甫表示,隨著工業和汽車領域持續演進,傳統裝置迎來電氣化趨勢,電動車等應用也帶來對於高電壓快充的需求。高電壓隔離肩負維護系統安全的重責大任,也需要跟隨應用轉變和安規要求同步升級。為此,德州儀器推出全新光電模擬器,能夠與業界常見的光耦合器針腳對針腳相容,發揮SiO2型隔離技術的獨特優勢。

圖1 傳統光耦合器(左)和TI光電模擬器(右) (圖片來源:德州儀器)

過去,工程師大多採用整合LED的光耦合器來隔離訊號(圖1左),然而,傳統光耦合器需要為LED難以避免的老化效應進行補償,因此在設計生命週期期間需要額外的正向電流(IF),增加能源消耗;此外,光偶合器也將面對光衰問題,因此通常會限縮其運作溫度範圍,以延長元件的使用壽命,可能無法因應工作環境越來越嚴苛的工業及汽車應用需求。

德州儀器光電模擬器採用SiO2作為隔離層(圖1右),具有500VRMS/µm高介電強度,相較傳統光耦合器採用的絕緣材質,介電強度顯著提高,適用於高電壓應用(表1)。光電模擬器在發射和接收電路上模擬傳統光耦合器的功能行為,無須整合LED,因此能夠大幅降低正向電流及供應電流,可將功耗降低80%。此外,該產品組合的工作溫度範圍達-55~125°C,並可保護終端產品長達40年以上。

表1 不同絕緣材質的介電強度 (圖片來源:德州儀器)

陳昭甫表示,德州儀器自2000年代初期投資發展SiO2數位隔離技術,現在將SiO2隔離技術納入高電壓隔離元件,已具有工業規格產品,並預計將於2024年推出車用版本的光電模擬器產品。全新光電模擬器產品組合有助工程師解鎖高電壓技術潛力,在工業及汽車領域的電氣化趨勢下,設計出安全可靠的產品應用。

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