Das Isolationsportfolio von Silicon Labs umfasst Gate-Treiber, Stromsensoren, FET-Treiber und digitale CMOS-Isolatoren. Diese Mixed-Signal-IC-Lösungen nutzen die Isolations- und Hochspannungskompetenz von Silicon Labs und erhöhen die Leistung, Flexibilität und Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems.
Motorsteuerung
Motorsteuerungs- und Antriebsanwendungen bestehen aus drei Hauptsegmenten: Steuerung, Leistung und Kommunikation.
Der Steuerteil besteht aus der MCU oder dem FPGA und Komponenten wie Spannungs-/Stromerfassungsschaltungen.
Die Leistungsstufe besteht aus dem Hochspannungs-Wechselstromnetz, der Umwandlung in eine Zwischenkreisspannung und Leistungsschaltern wie MOSFETs/IGBTs oder zunehmend SiC. Diese Leistungsschalter modulieren die Gleichspannung anhand der von der MCU gelieferten Signale, um sie in ein Wechselstromsignal umzuwandeln, das den Motor antreibt, um den Wirkungsgrad zu maximieren und gleichzeitig das vom System geforderte optimale Drehmoment und/oder Drehzahl bereitzustellen.
Die Kommunikationsstufe besteht normalerweise aus einem RS-485-Transceiver (oder CAN-Transceiver), mit dessen Hilfe diese Motorsteuereinheit mit einer Hauptsteuereinheit verbunden werden kann, die in einer werkseitigen Einstellung möglicherweise viele solcher Einheiten regelt. Alle diese Stufen müssen aus Gründen der Sicherheit und Störfestigkeit isoliert werden. Silicon Labs bietet robuste und differenzierte Produkte für jedes dieser Segmente, wie unten aufgeführt.
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Produkt |
Stufe |
Zweck |
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Energieversorgung |
Dual-Gate-Treiber mit Totzeit- und Überlappungsschutz zum Ansteuern von MOSFETs |
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Energieversorgung |
Einzelne IGBT-Treiber mit DESAT- und Miller-Klemmschutz und optional integriertem DC-DC für die Treiberversorgung |
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Kontrolle |
Analogverstärker zur Erfassung der Differenzspannung über dem Shunt zur Stromerfassung |
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Kommunikation |
Mehrkanaliger Digitalisolator für die RS-485- (oder CAN-) Transceiver-Isolation |
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Kommunikation |
Mehrkanaliger Digitalisolator mit integriertem DC-DC für die RS-485- (oder CAN-) Transceiver-Isolation |
Speicherprogrammierbare Steuerung
Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) werden in der industriellen Automatisierung zur Steuerung von Maschinen wie CNC-Drehmaschinen und -Bohrmaschinen sowie zur Prozesssteuerung in Fertigungsanlagen eingesetzt.
SPS-Hersteller stehen vor vielfältigen Herausforderungen. Es ist ein Hauptanliegen, die Systeme kompakt zu gestalten und gleichzeitig bis zu 128 Kanäle pro Karte zu unterstützen. Die Systemparameter hängen von der Geografie ab, was die Herstellung schwieriger macht. Die Steuerung der Servomotoren erfolgt immer häufiger über SPS, weshalb Hochgeschwindigkeitsfunktionen erforderlich sind.
Der Si838x ist eine äußerst zielgerichtete Lösung für SPS-Eingänge, die ein integriertes, isoliertes Mehrkanal-, Bipolar- und Hochgeschwindigkeitsgerät in einem kompakten Gehäuse bietet. Für die Kommunikation mit anderen Knoten im Fabrikautomationsnetzwerk ist außerdem eine Isolation erforderlich. Mehrkanal-Isolatoren wie der Si86xx und der Si88xx sind gute Lösungen.
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Familie |
Zweck |
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IEC61131-2-konformer 24-V-Digitaleingang |
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IEC61131-2-konformer 24-V-Digitalausgangstreiber |
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FET-Treiber mit Stromübertragung zum SSR-Austausch |
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Kommunikation mit Leistungsübertragung für Feldbus-Transceiver |
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Systemkommunikation und A/D-W-/D/A-W-Isolation |
Kommunikation
Das gesamte Industriesystem kann über einen Kommunikationsbus überwacht und gesteuert werden. Der Bus ist mit Digitalisolatoren und Digitalisolatoren mit integrierten DC/DC-Leistungswandlern wie dem Si86xx und dem Si88xx isoliert.
Spannungsversorgungen
Isolierte Spannungsversorgungssysteme sind in Serversystemen, industriellen Anwendungen sowie Telekommunikations- und Netzwerkgeräten weit verbreitet. Der kritischste Parameter für das Netzteildesign ist eine verbesserte Leistungsdichte oder Watt pro Kubikzentimeter. Das andere Problem, das die Kunden bei ihren Entscheidungen zur Energieversorgung antreibt, ist die Sicherheit. Die Verbesserung der Produktlebensdauer ist wichtig, um die Sicherheit für den Endbenutzer zu gewährleisten.
Konstrukteure haben heute ein übergeordnetes Ziel: Maximierung der Leistung pro Volumen (W/mm3). Ein Weg, dies zu erreichen, ist die Verwendung höherer Schaltfrequenzen – neue Produkte wie GaN-FETs sind jetzt verfügbar, die Hochgeschwindigkeitsschaltfähigkeiten ermöglichen.
Schnelles Umschalten ist jedoch nicht kostenlos – es erzeugt rauschintensive Transienten, die Probleme verursachen können. Um dies zu vermeiden, muss die Störfestigkeit der Gate-Treiber sehr hoch sein. Silicon Labs bietet isolierte Gate-Treiber, die diese Anforderungen erfüllen. Mehrkanalige Digitalisolatoren werden auch zum Übertragen von Rückkopplungs- und/oder Steuersignalen über die Isolationsgrenze benötigt.
Im Bestreben, die Leistungsdichte zu erhöhen, besteht eines der besten verfügbaren Werkzeuge darin, die Schaltfrequenz des Modulationsschemas zu erhöhen. Dies hat den Vorteil, dass die Größe der magnetischen Komponenten wie Induktoren und Transformatoren verringert wird, während der Wirkungsgrad erhöht und das Einschwingverhalten verbessert wird. Es besteht jedoch das Risiko einer höheren Frequenz. Das heißt, das schnellere Schalten führt zu höheren Anstiegsraten und damit zu rauschintensiven Übergängen. Mit einer Hochleistungs-Störfestigkeit von 200 kV/µs eliminiert der Si827x das Risiko schnellerer Schaltgeschwindigkeiten. Die hohen Rauschtransienten, die durch das schnellere Umschalten erzeugt werden, beeinträchtigen die Signalintegrität durch den Treiber nicht, wodurch das Risiko eines Modulationsverlusts beseitigt wird.
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Familie |
Zweck |
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Dual-Gate-Treiber mit Totzeit- und Überlappungsschutz zum Ansteuern von MOSFETs |
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Dual-Gate-Treiber mit erweiterten Sicherheitsfunktionen und Status-Pin für die Treiberstromversorgung |
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Single- und Dual-Gate-Treiber mit sehr hoher Störfestigkeit |
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Mehrkanalisolatoren für Rückkopplungs- oder Steuersignale |
Entdecken Sie hier den Rest des Isolationsportfolios von Silicon Labs.
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