デジタルアイソレーターとフォトカプラーの技術

フォトカプラーからの置換えによる特性アップグレード

Si87xx フォトカプラ 置換え提案
Si87xx フォトカプラーからデジタルアイソレーターの交換 

これまで、フォトカプラーに載せ換えられるピン互換、パッケージ互換の製品はありませんでした。しかし、CMOSデジタルアイソレーター Si87xx は、PCBパターンを変更せずにフォトカプラーから直接置き換えれる上、パフォーマンスと信頼性を大幅に向上させます。 Si87xxの入力側は、アノード入力から電力を取り込みます。出力側は電源端子か電力を供給し最大30Vdcまで入力可能で 一般的な8pinのフォトカプラーの回路と互換性があります。

Si87xxの入力側のダイには、ダイオードエミュレーター、高周波トランスミッタ、およびガルバニック絶縁の素子が含まれています。
ダイオードエミュレーターは2つの機能があります。

・LEDのの動作を模倣しており既存のオプトカプラーの入力回路と互換性を確保します。
・アノード電流がしきい値以上のときに内部の高周波トランスミッターが動きます。

内部のトランスミッターが動くと高周波のキャリアー信号を絶縁バリアを超えて受信側に送ります。受信側はこれを受け、ある帯域で一定以上のエネルギーがある場合に出力ドライバーが強制的にLowになります。逆に、入力電流がしきい値を下回る場合、トランスミッターが無効になり、受信側はONせず、出力MOSはオフ、プルアップ抵抗で出力ピンはHi になります。このシンプルな構造はフォトカプラーに比べて多くの利点があります。

フォトカプラに対するCMOSデジタルアイソレーター Si87xxのメリット

  • フォトカプラーとピンコンパチブルで、PCBの変更なしでアップグレードが可能
  • 特許取得のCMOSアイソレーション技術による高い性能と信頼性
  • 高い絶縁定格:UL1577準拠(3.75kVrmsおよび5.0kVrms 1分間) および IEC60065準拠 (10kVpkのサージ耐性)
  • 高速性:1Mbps または15Mbps バージョンがある、60nsの伝搬遅延、20nsのPWD(パルス幅歪)
  • 高いCMTI:35 kV/ µS(Aグレード品)、50 kV/µS(Bグレード品)(フォトカプラーと比較して2倍から3倍 内部寄生カップリングが低い)
  • ばらつきの少ない正確な入力電流しきい値:2.2mA(Aグレード)および3.5mA(Bグレード)
  • フォトカプラーの設計で経年劣化やばらつきで重要なCTR(Current Transfer Ratio)を考える必要がない
  • 温度変動が低い
  • 動作温度範囲が広い (–40℃ 〜 + 125℃)
  • 信頼性が高い:ワーストケースの電圧と温度条件で、TDDB(経時的絶縁破壊)> 60年

問題に対する改善方法の要約

問題 フォトカプラー Si87xx LED入力 デジタルアイソレータ Si86xx デジタルアイソレータ
CMTIの改善: 間違った Turn-ON      スレッシュホールドの高いオプトカプラを使用

高いスレッショルド電圧 Si87xx(B) versions使用

問題なし     
クランプダイオードかスイッチの追加 RFの減少 (電流増)
入力の制限抵抗RFを小さく する(電流増) CLの削除
出力の負荷容量CL値を上げる(電流増)  
出力のプルアップ抵抗RL値を下げる (電流増)  
   
CMTIの改善: 間違った Turn-OFF   入力の制限抵抗RFを小さく する(電流増) Input Current Threshold値の高いバージョンSi87xx(B)を使用 問題なし  
出力のプルアップ抵抗RL値を下げる (電流増) 入力の制限抵抗RFを小さく する(電流増)
  出力のプルアップ抵抗RL値を高くする
 tPHLの減少    入力の制限抵抗RFを小さく する(電流増) 問題なし    問題なし   
出力のプルアップ抵抗RL値を高くする
出力負荷容量CL値を小さくする
入力の制限抵抗RFと並列にピークコンデンサーを追加
tPLHの減少   出力のプルアップ抵抗RL値を高くする 入力の制限抵抗RFを小さく する(電流増) 問題なし  
出力負荷容量CL値を小さくする 出力負荷容量 CLを削除
入力の制限抵抗RFと並列にピークコンデンサーを追加 問題なし
CTR ばらつきに対する対処 入力の制限抵抗RFを小さく する(電流増) 問題なし 問題なし
LEDの経年劣化の影響に対する対処  入力の制限抵抗RFを小さく する(電流増) 問題なし 問題なし

結果

デジタルアイソレーターは電源システムの設計に高い付加価値があります。パフォーマンスや信頼性、使いやすさが向上し システムの部品導入や新しい設計に使用に理想的です。

アイソレーターの製品ページ

有用な特徴を備えたデジタルアイソレーターの製品ページを紹介します。

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