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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
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ー、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。
フォトカプラーに対する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ー | Si86xx デジタルアイソレーター |
| 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ーを使用 |
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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