【導讀】在我愛方案網主辦的2018汽車安規與安全解決方案論壇上，納芯微市場副總裁 高洪連以“數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰”為題，做了主題演講。高總指出，電子系統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中尤為重要，數字隔離芯片相比光耦具有更高可靠性以及長壽命、高速、低功耗等優勢，成為新能源領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技術、產品、市場等不同崗位從業經驗，對集成電路在汽車電子、工業于物聯網等領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出來的研發中心核心研發人員。核心產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、生產和銷售，是國內第一家專業面向傳感器系統，提供一站式傳感器IC解決方案和持續技術支持的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域擁有獨立知識產權和豐富IP積累。納芯微自成立以來，圍繞客戶需求持續創新，業已與諸多國內外領先的傳感器公司達成戰略合作伙伴關系，并成功開發出國內首款高性能三軸MEMS加速度傳感器ASIC、國內首款高性能MEMS氣壓傳感器（高度計）ASIC等多款成功產品，贏得客戶和各合作伙伴一致好評。
數字隔離
隔離是一種在高壓與低壓電路間傳輸數據和電能，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4.0推進和智能制造的普及，工業系統中需要更加可靠的傳感器控制器執行器，而這些系統均需要隔離技術保駕護航。電動汽車和光伏發電等新興領域的快速成長帶來了更多高性能隔離需求是傳統光耦所無法滿足的。
數字隔離芯片相比傳統光耦可以實現成本更低、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。納芯微數字隔離芯片將高可靠性作為首要目標，納入產品設計交付的每個環節，在達到主流安規隔離等級的基礎上，具有業界最佳ESD能力和CMTI指標。
快速成長的數字隔離市場
據市場調查機構的研究指出，隔離器市場在每年均穩健成長，2016年已達到約16億美元的產值，其中尤以汽車、光伏太陽能和工業應用領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，以及相關終端設備的設計演進，隔離器技術也開始吹響革命的號角，未來將逐漸從傳統的光電耦合器轉移至性能更好、更長壽命、尺寸更加優化的CMOS數字隔離解決方案，以提供更完善的系統功能和利用價值。
領先的CMOS高隔離耐壓工藝
CMOS數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信息傳輸。電容器極板之間的材料是電介質絕緣體(二氧化硅)，即隔離層，這種高性能的絕緣體具有很穩定的可靠性和耐用性以及抗磁干擾能力和抗瞬態電壓能力。電極板的大小、板間距離以及電介質材料決定了電氣特性。采用電容隔離層的優勢是效率高，無論在體積、能量轉換還是在抗磁場干擾方面均如此。
納芯微憑借創新的隔離工藝與高可靠性設計及制造管控，實現業界最高水準的CMTI指標，有效隔離共模噪聲；隔離耐壓等級在符合安規要求3.75kV/5kV等級上還有豐富余量；提供業界最佳芯片級ESD能力，HBM模式達到±6kV；優異的系統級ESD、EFT及抗浪涌能力；基于納芯微在工業及汽車領域成功量產導入經驗，為客戶提供快速交付與本地化支持。
業界標準數字隔離芯片參數對比（SOIC-8封裝）
2017年，納芯微將潛心研發兩年的數字隔離芯片產品正式推向市場，將產品線擴展至通用IC領域。產品性能指標達到國際領先水平，市場反饋良好，實現了高品質的進口替代。
2018年，納芯微將在傳感器調理芯片領域已取得的成績基礎上，立足創新，不斷豐富產品線，全面整合資源，聚焦于傳感器與隔離器兩大細分市場。傳感器方向將深耕壓力市場，在高、中、低壓量程提供全面系統的解決方案，并將推出數字溫度傳感器系列產品，擴展更多應用。數字隔離芯片將在標準數字隔離基礎上陸續推出I2C雙向數字隔離芯片及485數字隔離芯片等，不斷完善產品組合，為客戶提供更多選擇。
NSi81xx系列EMC增強型多通道數字隔離芯片
納芯微推出滿足AEC-Q100車規級標準的NSi81xx系列EMC增強型多通道數字隔離芯片，從而將其產品線擴展至通用IC領域。NSi81xx系列數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，數據率高達150Mbps，延時小于10ns，共模瞬態抗擾度（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，和市場上的數字隔離器引腳兼容，并提供可選的數字通道方向配置以及輸出默認高電平和低電平可選。NSi81xx系列具有目前業界最佳的芯片級ESD性能表現，HBM模式防護等級可達+/-8kV，其出色的系統級電磁兼容（EMC）性能，增強了系統的可靠性和穩定性，降低了系統的復雜度。NSi81xx支持多種規格可配置，產品交期短，可幫助客戶縮短產品導入市場的周期。
和傳統光耦解決方案相比，納芯微推出的數字隔離芯片集成度高，可以大大減少系統器件數量，大幅減小系統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系列多通道數字隔離器能用于任何需要電壓隔離、電平轉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自動化、新能源汽車、開關電源、電機控制等。
納芯微NSi81xx系列高可靠性多通道數字隔離芯片的推出打破了國外數字隔離技術壟斷。配合納芯微經過改進的芯片工藝以及專利的芯片設計技術，NSi81xx實現了最高5kV的隔離耐壓，增強的EMC特性并且符合各種安規認證。由于NSi81xx符合AEC-Q100 Grade 1品質要求，也可用于電動汽車、充電樁等新興應用。”
主要優勢：
1.多種規格可配置，產品交期短
2.高電氣隔離耐壓（3.75kVRMS，5kVRMS）
3.符合AEC-Q100 Grade 1汽車標準
4.業界最佳的芯片級ESD性能：HBM:+/-8kV，提供出色的系統級EMC性能
5.與市場上的數字隔離器引腳兼容
6.高共模瞬態抗擾度（CMTI）：+/-100Kv/us
7.寬電源供電范圍：2.5V至5.5V，方便實現電平轉換功能
8.數據傳輸速率：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
數字隔離在系統中應用
電池管理系統（Battery Management System），是一種能夠對蓄電池進行監控和管理的電子裝置，通過對電壓、電流、溫度以及SOC等參數采集、計算，進而控制電池的充放電過程，實現對電池的保護、提升電池的綜合性能的管理系統。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、車載顯示系統等進行實時通信，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。汽車內部的通信環境較為惡劣，存在著浪涌、脈沖等干擾信號，為保證正常通信，同樣基于系統間低耦合性和配合電源安規的考慮，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，應保障駕駛人員的人身安全，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的安全，一般也會用隔離DC-DC隔開高壓和低壓側。
隨著世界能源危機的趨近，新能源驅動的汽車即將面臨批量生產入市，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域。而在嚴酷的汽車環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，正確選擇一款穩定、高效、安全、可靠的隔離產品至關重要。
中國要成為汽車制造強國，汽車安規和安全解決方案是關鍵。2018汽車安規與汽車安全解決方案論壇由我愛方案網攜手電子元件技術網，中國信息產業商會電子分銷商分會（CEDA）和重慶汽車工程學會等機構共同舉辦，希望搭建技術平臺，整合行業資源共同推動汽車產業創新！2018汽車安規與汽車安全解決方案論壇也是第八屆中國汽車技術展的核心論壇。150位汽車行業精英、部件廠商、方案公司、汽車整車廠和科研院所的研發人員前來參會。
本次論壇的演講嘉賓包括我愛方案網和CEDA的專家，重慶工程學會副秘書長蒲坷，致力于TDK產品推廣的東電化(中國)投資有限公司汽車行業銷售經理馬也，光寶集團敦南科技股份有限公司分離式元件事業部汽車電子產品部資深經理張峰銘，Amphenol AIIO市場部經理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。
我愛方案網是中電網絡技術旗下的電子方案供應鏈的平臺，每年舉辦汽車關鍵元器件技術方案和新能源汽車論壇，服務國家創新戰略，為行業提供人工智能，物聯網，安防監控，工業和汽車解決方案。去年，我愛方案網平臺有7000多個項目，成交金額過億元人民幣。汽車相關的項目有車載無人機的開發，智能語音車載系統，疲勞駕駛檢測，陀螺儀平衡系統，車載智能云鏡，車載定位器的開發等，我愛方案網承接國內和國外的開發項目，歡迎大家深入合作。
現在元器件缺貨，我愛方案網給大家帶來工業汽車和物聯網產品小批量元器件采購服務，適合看訂單生產的元器件采購。這是我愛方案網為平臺的技術服務商提供的增值服務。現在平臺每月有1000個項目，有一定的訂單規模，歡迎聯系我愛方案網安排采購。合作共創輝煌！”
CEDA-中國信息產業商會電子分銷商分會，每年發布中國電子元器件授權分銷商名錄，去年在無錫市政府的支持下發布了百強元器件授權分銷商并舉辦人工智能，工業物聯網，電動車和新能源技術與供應鏈峰會。共同推動元器件授權分銷的價值服務和行業標準的建立。2018汽車安規與安全解決方案論壇高效對接供需，協同創新，助力中國早日成為汽車強國！
推薦閱讀：
