La gamma dei prodotti di isolamento di Silicon Labs include driver, sensori di corrente, driver FET e isolanti digitali CMOS. Queste soluzioni IC a segnale misto, sfruttando l'esperienza di Silicon Labs nel campo dell'isolamento e dell'alta tensione, aumentano le prestazioni di potenza, la flessibilità e l'affidabilità dei sistemi.
Controllo del motore
Le applicazioni di azionamento e controllo del motore consistono in tre segmenti principali: controllo, alimentazione e comunicazioni.
Il segmento del controllo è costituito dai moduli MCU o FPGA e da componenti come i circuiti per il rilevamento della tensione o della corrente.
La fase dell'alimentazione è costituita dall'alimentazione di rete CA ad alta tensione, dalla conversione a una tensione CC di collegamento e da interruttori di potenza come quelli delle unità MOSFET o IGBT oppure, in misura sempre crescente, del SiC. Questi interruttori di potenza modulano la tensione CC in base ai segnali forniti dal modulo MCU per riconvertirla in un segnale CA che alimenta il motore per massimizzare l'efficienza, fornendo nello stesso tempo la coppia e/o la velocità ottimali secondo le necessità del sistema.
La fase delle comunicazioni consiste generalmente in un ricetrasmettitore RS-485 (o CAN), che consente di collegare l'unità di controllo del motore a un controller master che può gestire molte unità simili in contesti come le fabbriche. Tutte queste fasi devono essere isolate per motivi di sicurezza e immunità al rumore. Silicon Labs fornisce prodotti affidabili e differenziati per ognuno di questi segmenti, come indicato nella tabella seguente.
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Prodotto |
Fase |
Finalità |
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Alimentazione |
Driver dual gate con protezione da tempi morti e sovrapposizione per azionare le unità MOSFET |
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Alimentazione |
Driver IGBT singoli con DESAT, protezione con circuito clamp Miller e convertitore CC-CC integrato opzionale per l'alimentazione dei driver |
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Controllo |
Amplificatore analogico che rileva la tensione differenziale dello shunt per i sensori di corrente |
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Comunicazioni |
Isolante digitale multicanale per isolare il ricetrasmettitore RS-485 (o CAN) |
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Comunicazioni |
Isolante digitale multicanale con convertitore CC-CC integrato per isolare il ricetrasmettitore RS-485 (o CAN) |
Controller logica programmabile
I controller a logica programmabile (PLC) si utilizzano nell'automazione industriale per controllare le macchine, ad esempio i torni CNC e le attrezzature per perforazioni, ma anche per il controllo dei processi negli impianti di produzione.
I produttori di PLC devono affrontare varie sfide. Rendere i sistemi compatti e supportare contemporaneamente fino a 128 canali per scheda è una delle loro principali preoccupazioni. I parametri di sistema dipendono dall'area geografica e questo complica la produzione. Il controllo servomotore viene realizzato sempre più tramite PLC. Ciò fa sorgere la necessità di controller ad alta velocità.
La Si838x è una soluzione altamente specializzata per gli input PLC che assicura un dispositivo integrato e isolato multicanale, bipolare e ad alta velocità, in un corpo compatto. L'isolamento è necessario anche per la comunicazione con altri nodi della rete di automazione della fabbrica. Gli isolanti multicanale come il Si86xx e il Si88xx rappresentano una soluzione efficace.
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Famiglia |
Finalità |
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Input digitale a 24 V conforme allo standard IEC61131-2 |
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Driver in uscita a 24 V conforme allo standard IEC61131-2 |
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Driver FET con trasferimento di potenza che sostituisce gli SSR |
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Comunicazione con trasferimento di potenza per ricetrasmettitori basati su bus di campo |
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Comunicazione di sistema e isolamento ADC/DAC |
Comunicazioni
L'intero sistema industriale può essere monitorato e controllato tramite un bus di comunicazione. Il bus è isolato con isolanti digitali e questi ultimi sono isolati a loro volta con convertitori di potenza CC/CC integrati come gli Si86xx e gli Si88xx.
Alimentatori
I sistemi di alimentazione isolati sono prevalenti nei sistemi di server, nelle applicazioni industriali e nelle apparecchiature per le telecomunicazioni e le reti. Il parametro fondamentale per i progetti di alimentatori è una densità di potenza potenziata, ovvero il numero di watt per centimetro cubo. L'altro aspetto che incide sulle decisioni dei clienti che acquistano alimentatori è la sicurezza. Aumentare la longevità del prodotto è importante per garantire la sicurezza all'utente finale.
Oggi i progettisti hanno un obiettivo prioritario, ossia massimizzare la potenza per volume (W/mm3). Un sistema per raggiungere questo obiettivo è ricorrere a velocità di commutazione più alte: attualmente sono disponibili nuovi prodotti come i FET GaN che offrono un'elevata capacità di commutazione.
La commutazione rapida, però, non è a costo zero. Infatti produce transitori ad alta rumorosità che possono causare problemi. Per evitarlo, l'immunità al rumore dei driver gate deve essere particolarmente alta. Silicon Labs fornisce driver gate isolati che si adattano a questa esigenza. Sono inoltre necessari isolanti digitali multicanale per trasferire i segnali di feedback e/o controllo nel confine di isolamento.
Per chi desidera incrementare la densità di potenza, uno dei migliori metodi disponibili consiste nell'aumentare la frequenza di commutazione dello schema di modulazione. Questo metodo presenta il vantaggio di ridurre le dimensioni dei componenti magnetici come induttori e trasformatori, aumentando contemporaneamente l'efficienza e migliorando la risposta transiente. Vi è però un rischio associato alla frequenza più elevata. Infatti, la commutazione più rapida provoca velocità di risposta più alte e, quindi, transitori rumorosi. Grazie a un'immunità al rumore elevata di 200 kV/µs, il Si827x elimina il rischio dovuto a velocità di commutazione maggiori. I transitori ad alta rumorosità generati dalla commutazione più rapida non influiranno sull'integrità del segnale che attraversa il driver. Viene così eliminato il rischio di perdita di modulazione.
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Famiglia |
Finalità |
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Driver dual gate con protezione da tempi morti e sovrapposizione per azionare le unità MOSFET |
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Driver dual gate con funzionalità di sicurezza potenziate e pin dello stato di alimentazione |
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Driver single gate e dual gate con elevata immunità ai transitori |
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Isolanti multicanale per i segnali di feedback o controllo |
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