容耦数字隔离器,如何调节OOK调制所产生的谐波分量?

众所周知,凡是在高、低压共存的电力电子系统中,人机交互与信号传输都会面临着"强电"干扰"弱电"的挑战。而数字隔离器作为一种具备极高电气隔离性能的,可在不同电位电路间进行可靠通信的安全之"芯",能有效阻断系统中的危险电流与噪声干扰,是保障工业自动化、光伏、储能与汽车充电桩等设施安全、平稳运行的关键元件。

目前,市面上主流的、采用OOK调制方案的、基于容耦技术的数字隔离器,虽然已能满足大部分涉及高、低压共存的电力电子系统的通信与安全需求,但在产品进行批量应用时,这类数字隔离器在通过OOK调制传输数字信号时,极易引入丰富的谐波分量,且与终端通信频段存在重叠/相邻的可能性,从而对影响终端通信质量。

数字隔离器,如何调节OOK调制所产生的谐波分量?

为解决上述的不可控难题,华普微发明了一种消除隔离器芯片辐射对射频系统干扰的方法(发明专利:ZL202511058944.9),可以在芯片晶圆测试或封装后的成品测试阶段,测量低频RC振荡器的频率,并根据客户产品通信系统的需求,灵活烧录存储单元相应的频率控制信号,以调整隔离器芯片的本振频率及其谐波频率,使其避开客户的通信频段。

该方法采用低温漂的RC振荡电路结合锁频环技术,保证了本振信号在不同工艺偏差和全温范围内频率偏差控制在3%以内。此外,通过精确调节高频振荡器的频率直至其接近目标频率,并将这些配置参数存入非易失性存储模块,使得隔离器芯片在实际工作过程中显著降低对其它通信系统产生干扰,从而提高了整个通信系统的稳定性和可靠性。

锁频电路架构图

相比传统基于容耦技术的数字隔离器,采用上述方法生产的数字隔离器(定频数字隔离器)支持芯片本振频率及谐波频率的定制化,可有效避开物联网无线通信终端中所采用的主流通信频段(如Wi-SUN、LoRaWAN所在的Sub-GHz频段;BLE、Wi-Fi所在的2.4GHz频段),从而避免产生同频干扰、邻道干扰与调制误判等接收不良现象。

CMT812X、CMT804X、CMT826X,高性能的定频数字隔离器

定频数字隔离器不仅满能足各类常规应用的电气隔离需求,还能在智能电表、智能绿电系统乃至智能城市等领域中,解决物联网无线通信终端在集成传统容耦数字隔离器时所导致的信号干扰问题,有效填补对具备良好射频通信兼容性的数字隔离器的市场需求。

例如,由华普微自主研发的CMT812X、CMT804X、CMT826X就是一系列采用多通道设计的通用数字隔离器(定频隔离系列产品将于9月批量上市,目前可小量送样),可灵活适配2/4/6通道的不同拓扑结构需求。

在产品性能方面,这些通用数字隔离器采用二氧化硅(SiO2)绝缘栅,不仅支持高达3.75Vrms(窄体封装)/5kVrms(宽体封装)隔离电压、8kV浪涌能力以及40年以上的可靠运行,还可显著增强器件电磁兼容性(EMC),有效满足系统级ESD、EFT、浪涌和辐射方面的合规要求。

同时,这些通用数字隔离器还具备VDE、UL、CSA、CQC、TUV等多项认证资质,支持高达150/200/250kV/μs的瞬态共模抑制值、10/150Mbps的传输速率与SOP8、SOW8、SOP16、SOW16等多种封装类型,可稳定应对工业现场、车载环境与户外能源设备的极端温度变化,长期运行不失稳、不误触发。

此外,这些通用数字隔离器的典型传播延迟低至9ns,在高频开关场景下仍能保持精准时序,可有效避免信号畸变而引发的控制逻辑异常。

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