四通道标准数字隔离器有助于降低工业设备的功耗

四通道标准数字隔离器有助于降低工业设备的功耗

东芝电子元件及存储装置株式会社（简称“东芝”）现已推出DCL341x0B系列的两款产品——工业设备专用的四通道标准数字隔离器。其每个通道的工作电流低至0.2mA[1]，支持中速[2]通信，并采用SSOP16小型封装。
新产品线包含两款产品：DCL341L0B（采用默认输出逻辑低电平[3]）和（采用默认输出逻辑高电平）。这两款产品均为四通道结构，有三个正向通道和一个反向通道。

近年来，随着设备运行速度的提高，设备故障、异常情况的传播以及噪声引起的故障不断增多，可编程逻辑控制器（PLC）、执行器和逆变器等工业设备越来越需要采取相应措施，防止出现这些问题。为解决这些问题，需使用能够安全可靠地在不同电压电位（如高压系统和低压系统）下运行的电路之间传输信号的电气隔离器件，这一点至关重要。此外，市场对即使在嘈杂环境下也能保持稳定运行的高可靠性隔离器件的需求日益增长。随着设备的设计更紧凑，对隔离器件的要求也越来越高，需要更小的尺寸、更高的可靠性和更长的使用寿命。
同时，降低系统整体功耗已成为实现碳中和的重要挑战，对低功耗隔离器件的需求也日益增长。

新产品采用东芝专有的磁耦合隔离传输技术[4]，满足市场对高可靠性和长使用寿命的需求。此外，通过在隔离信号传输部分集成东芝新开发的专有电路技术，新产品可在保持高达25Mbps（最大值）的稳定数据传输速度的同时，实现每通道0.2mA的低功耗。
新产品的额定隔离电压为3000Vrms（最小值），工作温度范围为-40°C至125°C，供电电压范围为2.25V至5.5V。
这些特性有助于设备稳定运行和保持低功耗。
采用行业标准的SSOP16小型封装满足了对紧凑设计的需求。

新产品采用四通道结构，有三个正向通道和一个反向通道，因此适用于SPI[5] I/O接口等多通道通信系统。

东芝正在量产"DCL54xx01A系列"和"DCL52xx00系列"支持高速数据通信的工业设备专用的标准数字隔离器，以及"DCM34xx01系列"和"DCM32xx00系列"适合车载应用的标准数字隔离器，客户可根据应用要求选择合适的产品。

东芝将通过增加通道数量和封装选项以及进一步提升性能，继续拓展工业设备和车载设备的数字隔离器产品线，助力实现碳中和。东芝还将提供光耦等光耦合隔离器，为需要电气隔离的通信和控制系统提供高质量的隔离器件，以支持其稳定运行。

注：
[1]这是使用1Mbps工作电流值，将（IDD1+IDD2）除以四个通道后得出的结果。
      测量条件：VDD1＝VDD2＝3.3V，数据传输速率tbps＝1Mbps，CL＝15pF，Ta＝25°C
[2]最高可达25Mbps的通信速度。
[3]默认输出逻辑表示数字隔离器的输出引脚在输入信号未定义时（例如，上电后或输入端浮动时）的初始状态所保持的逻辑电平。
[4]这是一种将调制芯片和解调芯片与绝缘层集成到同一个封装内，并利用磁场传输信号的信号传输方法。
[5]SPI（串行外设接口）：一种可与时钟信号同步收发数据的同步串行通信方法。

特点

  1. 低工作电流消耗
  2. 采用行业标准的小型封装

特性说明

1.低工作电流

图1：DCL541x01A系列与新产品的每个通道工作电流对比图
图1：DCL541x01A系列与新产品的每个通道工作电流对比图

DCL341x0B系列采用新型专有电路技术，在隔离信号传输部分实现了每通道0.2mA的低功耗，从而降低了工业设备的功耗。此外，与现有的高速数字隔离器DCL541x01A系列相比，其每个通道的工作电流降低了约95%[1]。

2.采用行业标准的小型封装

图2：SOIC16-W与SSOP16的封装尺寸对比
图2：SOIC16-W与SSOP16的封装尺寸对比

DCL341x0B系列采用行业标准的SSOP16小型封装，可兼容多种工业设备安装。这有助于通过小型化优化电路板布局，并通过使用标准封装支持多源采购。此外，与东芝现有产品中使用的SOIC16-W封装相比，该封装的贴片面积减小了约72%[6]。

图3：SOIC16‑W与SSOP16的封装贴片面积对比图
图3：SOIC16‑W与SSOP16的封装贴片面积对比图

注：
[6]SOIC16W封装尺寸：10.3×10.3×2.65mm（典型值）；SSOP16封装尺寸：4.9×6.0×1.75mm（典型值）

应用

  • 工业自动化（可编程逻辑控制器（PLC）、I/O接口等）
  • 现场设备（传感器、执行器等）
  • 电机控制
  • 逆变器
  • 开关电源

 

主要规格

器件型号 DCL341L0B DCL341H0B
通道数量（正向：反向） 4（3：1） 4（3：1）
默认输出逻辑 低 高
封装 P-SSOP16-0405-0.64-001
绝对最大额定值 工作温度Topr（°C） -40至125
储存温度Tstg（°C） -65至150
隔离电压（1分钟）BVS（Vrms） Ta＝25°C 最小值 3000
建议的工作条件 供电电压VDD1（V） Topr＝-40至125°C 2.25至5.5
供电电压VDD2（V） 2.25至5.5
电气特性 1Mbps工作电流 原边供电电流 IDD1(1)（mA） VDD1＝VDD2＝3.3V，fCLK＝500kHz，占空比＝50% 周期方波，CL＝15
pF，Ta＝25°C		 典型值 0.35 0.35
副边供电电流 IDD2(1)（mA） 0.445 0.445
25Mbps工作电流 原边供电电流 IDD1(25)（mA） VDD1＝VDD2＝3.3V，fCLK＝12.5MHz，占空比＝50%周期方波，CL＝15
pF，Ta＝25°C		 典型值 6.5 6.5
副边供电电流 IDD2(25)（mA） 5.8 5.8
数据速率
tbps（Mbps）		 VDD1＝VDD2＝2.25至5.5V，Ta＝-40至125°C 最大值 25 25
传播延迟
tPHL，tPLH（ns）		 VDD1＝VDD2＝3.3V，50kHz，占空比＝50%，tr＝tf＝2ns，Ta＝25°C 最大值 52 52
共模瞬变抗扰度|CMTI|（kV/μs） VDD1＝VDD2＝3.3V，VI＝VDDI或0V，VCM＝400V，Ta＝25°C 最小值 30 30
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