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光耦合器

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東芝推驅動中高電流IGBT/MOSFT光耦合器

東芝(Toshiba)日前推出一款驅動中高電流絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)和MOSFET的預驅動光耦—TLP5231,其適用於工業逆變器和光伏(PV)的功率調節系統。此預驅動光耦內置多種功能,其中包括通過監控集電極電壓實現過流檢測。產品即日起開始出貨。 新型預驅動光耦使用外部P溝道和N溝道互補的MOSFET作為緩衝器,來控制中高電流IGBT和MOSFET。 目前現有產品需要使用雙極型電晶體構成的緩衝電路來實現電流放大,這會在工作中消耗基極電流。新產品能夠使用外部互補MOSFET緩衝器,僅在緩衝器MOSFET的柵極充電或放電時消耗電流,有助於降低功耗。透過改變外部互補MOSFET緩衝器的大小,TLP5231能夠為各種IGBT和MOSFET提供所需的柵極電流。TLP5231、MOSFET緩衝器以及IGBT/MOSFET的配置可用作平台來滿足系統的功率需求,進而簡化設計。 其他功能包括在檢測到VCE(sat)過流後使用另一個外部N溝道MOSFET控制柵極軟關斷時間;另外,除了能通過監控集電極電壓檢測到VCE(sat)之外,還有UVLO檢測,將任意故障訊號輸出到一次側。以上這些現有產品不具備的新特性,能夠讓TLP5231幫助用戶更輕易設計柵極驅動電路。 該產品主要特性包含內建有源時序控制的雙輸出,適用於驅動P溝道和N溝道互補MOSFET緩衝器。當檢測到過流時,透過使用另一個外部N溝道MOSFET實現可配置柵極軟關斷時間;當監控集電極電壓檢測到過流時或UVLO時,故障訊號會輸出到一次側。
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電路控制架構兵分三路 USB PD應用電能傳輸再提升

與傳統USB標準相比,USB Type-C介面以更高的功率水準和更高的速度提供電源和數據交換。如表1所示,USB Type-C系統的優勢之一是能提供較大的電能給連接裝置。相比之下,傳統USB的最大供電電壓及電流被局限在傳統協議的5V/1.5A,因此僅能提供7.5W,而USB Type-C能夠提供高達5V/3A,最大15W的功率。另外USB Type-C可配合充電協議USB Power Delivery 3.0,依照負載的需求使其輸出電壓提升為12V、20V。若單純使用在電能傳輸上,最大輸出電流與瓦數的規定可配合大功率裝置的需求提升至5A及100W。由於輸出功率的提升,因此在許多行動裝置應用中例如手機,可以實現「快充」的技術,節省裝置的充電時間。 表1  傳統USB和USB Type-C標準比較表 「快充」的主要原理是在合理範圍內提高手機充電功率,為電池迅速補充大部分的電量。因為功率與電壓和電流大小呈正相關,因此藉由提高連結硬體介面的電壓及電流可以達到提升充電功率的效果。目前USB-C支援的USB Power Delivery 3.0充電協議,允許電壓和電流最高可達20V/5A。此外,新的USB-PD 3.0協議還支援可編程電源(PPS),可以對輸出電壓和電流進行微調,甚至允許電壓低於5V,以供給其他低電壓裝置的需求。 返馳式轉換器遍及USB電源供應器應用 由於USB Type-C的發表,傳統電源供應器有了進一步的發展。常規的USB電源供應器僅提供固定的輸出電壓和相對較低的功率水準。但是,具有全新的USB Type-C硬體介面標準及充電協議USB Power Delivery 3.0的電源供應器,可支援各種範圍的輸出電壓和更高的功率水準。如圖1所示,搭配USB Power Delivery 3.0的電源供應器可為手機、平板電腦或筆記本電腦提供5V-19V DC輸出電壓。 圖1  USB-PD應用示例 現今市場上小於100W的USB電源供應器應用中,返馳式轉換器(Flyback...
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東芝推PLC高速通訊邏輯輸出光耦合器

東芝(Toshiba)推出一款用於Programmable Logic Controllers(PLC)可程式邏輯控制器24V數位輸入介面的10Mbps高速通訊邏輯輸出光耦合器—TLP2363。 新型光耦合器規格包含在其工作溫度範圍(-40至105℃)內閾值輸入電流的最小值和最大值。其與適當的電阻器結合可用於電流控制,形成符合IEC 61131-2 Type1規格的24V數位輸入模組。 此外,新產品的電路還可抑制切跳雜訊,因此即使輸入訊號緩慢且上升或下降時間較長(60秒或更短),其輸出也明顯為「低」或「高」。這消除了在輸出元件中使用波形整形電路的需求,進而減少元件數量。 光電耦合器採用5引腳薄型SO6封裝,最大高度為2.3mm。其纖長的形狀有助於提升印刷電路板上的元件布局自由度。 主要特性如閾值輸入電流的最小值為IFHL=0.3mA(最小值);閾值輸入電流的最大值:IFHL=2.4mA(最大值);廣泛的工作溫度範圍:Topr = -40至105℃;資料傳輸速率:10Mbps(典型值);對緩慢的輸入具有高抗擾度(最長60秒);可用於3.3V/5V電源電壓系統。而新品應用領域為高速數位介面,如PLC、測量設備和控制設備等。
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Power Integrations新閘極驅動器獲AEC-Q100汽車認證

Power Integrations日前宣布推出獲得汽車認證的SID1181KQ SCALE-iDriver閘極驅動器,其適用於額定電壓為750V的IGBT。繼推出1200V驅動IC後,該新零件擴大該公司獲得汽車認證之驅動IC範圍。 Power Integrations汽車閘極驅動器產品資深行銷協理Michael Hornkamp表示,採用FluxLink技術的SCALE-iDriver系列能為各種IGBT驅動器提供安全、低成本的設計,適用於包括傳動元件、車載充電器和充電站以及其他高度可靠的驅動器和變頻器在內的各種電動車輛應用。 新驅動IC輕巧節能且強大,使用高速FluxLink通訊技術,即使出現故障亦可確保系統安全,大幅提升新閘極驅動器的可靠性和絕緣能力,取代光耦合器和電容式或矽基電感耦合解決方案。SCALE-iDriver裝置還包含關鍵保護功能,如去飽和監控、一次側和二次側欠壓鎖閉(UVLO)和進階緩關機(ASSD),可在短路關閉時保護切換開關。 此IC可大幅度減少所需外部元件數量,不需鉭和電解電容器並簡化隔離式電源供應器,且僅需一個變壓器二次側繞組。可使用簡單的雙層 PCB,進一步增加設計簡易性並簡化供應鏈管理。
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無回饋通道突破電壓限制 返馳控制器空間大精省

傳統隔離式返馳轉換器架構經常用於60瓦左右的電源供應器(圖1),利用一次側開關以及調整過匝數比(Turns Ratio)的變壓器,電源供應器的電壓便可轉換成輸出電壓。有關輸出電壓的資訊會透過回饋通道傳送至一次側PWM產生器,讓輸出電壓維持穩定;若輸出電壓過高或過低,可以調整PWM產生器的工作週期。 圖1 運用光耦合器的傳統返馳控制器連接至回饋通道。 多方並行解隔離電壓調節難題 此回饋通道不僅增加成本,更占用電路板空間,同時也決定電路的最大隔離電壓以及變壓器的隔離電壓。當光耦合器老化後,許多屬性都將隨之產生變化,且一般的設計不允許在超過攝氏85度的溫度下運作。除了光耦合器外,還可利用第三個變壓器繞組提供輸出電壓狀態的資訊。藉由這種機制便得以調節輸出電壓。然而,此額外增加的變壓器繞組會使變壓器成本更昂貴,且輸出電壓調節亦不精準。 較理想的替代方案為運用一個元件取代光耦合器及光耦合器的二次側控制模組。例如隔離式誤差放大器為具備此功能的元件,整合iCoupler隔離技術,可藉由電感耦合轉換回饋訊號—意即不須使用光耦合器且跨過電氣隔離。 甩開電壓限制 無分立通道省空間 尚有另一種簡練的解決方案不用分立回饋通道。例如Analog Devices(ADI)Linear系列LT8300無分立回饋通道返馳式轉換器,能自二次側反射回到一次側的電壓,調節PWM產生器工作週期(圖2)。由於不需用到光耦合器或其他回饋電路,不僅節省成本亦省下空間,因此,回饋通道最大隔離電壓造成的限制便無關緊要。只要採用的變壓器針對特定隔離電壓設計,整個電路便能在此最大隔離電壓下運作。 此概念基於邊界模式穩壓機制,在此模式中,二次側電流在每個週期皆會降至零安培。反射回到變壓器一次側繞組的輸出電壓,則可量測並執行一次側的穩壓。 圖2 返馳式控制器無分立回饋通道,但可藉一次側變壓器繞組調節。 另一方面,此類無分立回饋通道的電路是否能用於特定應用,取決於要求的輸出電壓調節精準度。要注意的是,元件規格雖然顯示精準度小於正負1%,但在特定應用中的偏差可能高於1%。 依據以下公式可算出輸出電壓: 溫度校正機制修整輸出電壓 圖2中顯示的Rfb可用於調整輸出電壓。Nps是變壓器的匝數比,Vf是經過二次側返馳式二極體的壓降,通常會與溫度相關。對於像12V或24V這類高輸出電壓,Vf的絕對效應較低。但對於3.3V或更低的輸出電壓,輸出電壓的溫度效應就相當高。一些未採用光耦合器的系列元件則內建溫度校正機制,用於針對不同溫度狀況修正二極體壓降。欲使調節功能正常運行,通常還會要求輸出端達到最小負載。以LT8300而言,約為最大可能負載的0.5%。 返馳式控制器雖然不具分立回饋通道,但可藉一次側變壓器的繞組控制,造就更簡單的設計,且不須使用易出錯的光耦合器。 (本文作者為ADI電源管理應用工程師)
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瑞薩針對工業自動化新推光耦合器

瑞薩電子(Renesas)日前宣布推出五款新型8.2mm爬電距離(creepage)的光耦合器,是全球最小的工業自動化設備和太陽能變頻器隔離裝置。RV1S92xxA和RV1S22xxA光耦合器的封裝寬度為2.5mm,與競爭產品相比可減少35%的PCB安裝面積,能幫助設計人員縮小設備尺寸、增加機械軸、並提高工廠產能。此外,它們還能滿足零耗能(Zero-Energy)房屋的需求,因為這些房屋需要更小的太陽能裝置,才能在有限的空間內安裝更多設備。因此,對於直流到交流(DC to AC)電源變頻器、交流伺服馬達、可編程邏輯控制器(PLC)、機械手臂、太陽能變頻器、以及電池存儲和充電系統等裝置來說,RV1S92xxA和RV1S22xxA光耦合器是理想的選擇。 瑞薩電子工業類比與電源事業處副總裁Philip Chesley表示,RV1S92xxA和RV1S22xxA光耦合器為設計人員提供多種功能和布局的靈活性,可大幅縮小設備尺寸並使工廠空間利用最大化。並且該公司的隔離裝置符合UL61800-5-1和UL61010-2-201標準嚴格的安全要求,因而製造商將能夠為他們的智慧工廠設計新一代的高壓系統。 RV1S9260A 15Mbps通訊耦合器和RV1S9213A智慧電源模組(intelligent power module, IPM)驅動器是首批使用微型LSSO5封裝的光耦合器,其接腳間距只有0.65mm,為傳統封裝的一半。而此光耦合器的封裝高度僅為2.1mm,可直接安裝在PCB的背面,能進而為上部安裝的零組件騰出寶貴的空間。此外,三次紅外線迴銲(Infrared Reflow Soldering)也可提供最大的靈活性,RV1S92xxA光耦合器的電氣隔離和高CMR雜訊抑制(50kV/µs),可在傳輸高速訊號時,保護低壓微控制器和I/O裝置不受高壓電路的影響。 RV1S2281A和RV1S2211A是直流輸入及低直流輸入電晶體輸出光耦合器,而RV1S2285A則是交流輸入電晶體輸出光耦合器。RV1S22xxA裝置提供的是8.2mm的爬電距離、2.5mm的封裝寬度和2.1mm的封裝高度,採用接腳間距為1.30mm的LSSOP封裝,且五款光耦合器均具備5000Vrms的增強隔離和高溫操作特性,以承受惡劣的工作環境。RV1S92xxA和RV1S22xxA光耦合器除了支援具有增強絕緣性能的200V和400V系統,可滿足工業安全標準之外,五款產品也都符合嚴格的馬達驅動設備UL61800-5-1標準,以及PLC等控制設備的UL61010-2-201標準。
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瑞薩電子推出15 Mbps光耦合器系列

瑞薩電子宣布推出三款新型15 Mbps光耦合器,是專為工業設備和工廠自動化設備的惡劣工作環境而設計。因應耐壓更高,更精巧的系統需求方向以及更嚴格的國際安全標準和環保解決方案,而這些方案需要功耗更低的小型IC。RV1S9x60A系列可以滿足這項需求,該系列具有同級產品中最佳的低臨界值輸入電流(IFHL)額定值:RV1S9160A(SO5)工作電流為2.0mA,RV1S9060A(LSO5)工作電流為2.2mA,RV1S9960A(LSDIP8)工作電流為3.8mA。 較低的功耗,讓RV1S9x60A光耦合器能夠有效抑制電源發熱。再者,該型光耦合器高達125°C的高溫操作能力,得以安裝在IGBT或MOSFET功率元件附近,以節省電路板空間。而這些元件主要則是 針對直流轉交流電源變頻器、交流伺服馬達、可程式邏輯控制器(PLC)、機械手臂、太陽能和風能輸入電力調節器,以及用於儲能和充電的電池管理系統。 RV1S9x60A光耦合器具有高達50 kV/μs(min)的高共模拒斥(雜訊耐受度),可在傳輸高速訊號時,保護微控制器和其他I/O邏輯電路,免受高壓尖波的影響。RV1S9x60A系列還提供各種封裝,可提供滿足強化隔離(高達690 Vrms)、最小爬電距離4.2mm~14.5mm的最小佔位面積,以確保操作安全。 瑞薩電子公司工業類比和電源業務部副總裁Philip Chesley表示,瑞薩最新的RV1S9x60A 15Mbps光耦合器,提供了目前客戶所需:功耗低、速度快和雜訊抑制強的最佳平衡。這些元件遵循超越了UL61800-5-1和UL61010-2-201標準更加嚴格安規的要求,為製造商提供了加速產品開發時所需同級中最佳功能和信賴性。
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貿澤電子再祭新品

NPI代理商Mouser Electronics(貿澤電子)致力於快速推出來自700多家製造商合作夥伴的各種最新產品與技術,幫助我們的客戶縮短設計時間,加快產品上市速度。 近日該公司推出新品,其中包含Cypress Semiconductor CYW20719雙模藍牙5.0微控制器,特別針對物聯網(IoT)應用最佳化,是一款超低功耗的微控制器裝置,符合藍牙核心規格5.0版(具備LE 2 Mbps選擇性功能)並支援網狀網路。 另有小型開發平台Maxim Integrated MAX32660評估套件,可用於存取搭載Arm Cortex-M4核心之Maxim MAX32660微控制器的所有功能。Vishay Semiconductors VOMA617A則為符合AEC-Q101標準的汽車標準光耦合器,可在低輸入電流、低耦合電容及高隔離電壓下提供高電流傳輸比率。 Amphenol LTW NMEA 2000連接器系統則是一個包含符合NMEA 2000標準之圓形連接器、插座和纜線的多樣化產品系列。此系列符合IP68等級的多埠、標準和公制型的圓形連接器、感測器和致動器纜線以及肘管接頭適合連接船舶上的航海電子設備和顯示器單元。
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