Shenzhen MATCHINGIC Technology Co Ltd: su proveedor profesional de aisladores digitales
Shenzhen MATCHINGIC Technology Co., Ltd fue fundada en 2010, la compañía siempre se adhiere al concepto de talento es la riqueza de la compañía, en los años de perfeccionamiento del mercado, formó un grupo de personal emprendedor e innovador, mientras expandía su participación de mercado en el país y En el extranjero, la empresa continúa optimizando los procesos comerciales internos, mejorando las ventas internacionales y los negocios de adquisiciones, adhiriéndose únicamente a los productos originales, profundizando el nivel de servicio al cliente y formando gradualmente sus propias ventajas en la industria.
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Los aisladores digitales son componentes electrónicos que proporcionan aislamiento eléctrico entre dos circuitos y al mismo tiempo permiten la comunicación digital entre ellos. Utilizan señales digitales en lugar de señales analógicas para transferir datos entre circuitos aislados, eliminando la necesidad de una conexión física. Los aisladores digitales brindan protección contra ruido eléctrico, bucles de tierra y sobretensiones. Se utilizan comúnmente en aplicaciones que requieren aislamiento de alto voltaje, como sistemas de control industrial, equipos médicos y electrónica de potencia.
Ventajas de los aisladores digitales
1. Aislamiento de señal:Los aisladores digitales proporcionan aislamiento de señal de alto nivel, eliminando la necesidad de optoaisladores y transformadores. Esto ayuda a reducir la complejidad y el costo de los circuitos.
2. Inmunidad al ruido:Los aisladores digitales son inmunes a las interferencias electromagnéticas (EMI) y a las interferencias de radiofrecuencia (RFI). Esto los hace ideales para aplicaciones de alta frecuencia donde la captación de ruido es fundamental.
3. Acondicionamiento de señal:Los aisladores digitales pueden acondicionar la señal, corrigiendo automáticamente la distorsión y la atenuación de la señal. Esto puede ayudar a mejorar la integridad de la señal y reducir los errores.
4. Eficiencia energética:Los aisladores digitales requieren muy poca energía para funcionar, lo que los hace ideales para aplicaciones de bajo consumo.
5. Operación de alta velocidad:Los aisladores digitales pueden funcionar a altas velocidades, lo que los hace ideales para comunicaciones de puerto serie de alta velocidad, audio digital y otras aplicaciones que requieren una transmisión de datos rápida.
6. Tamaño y forma pequeños:Los aisladores digitales están disponibles en tamaños compactos, lo que los hace ideales para aplicaciones con espacio limitado. También suelen tener un factor de forma más pequeño que los optoaisladores y transformadores, lo que puede ser una ventaja en algunos diseños.
7. Bajo costo:Los aisladores digitales suelen ser menos costosos que los optoaisladores y transformadores, lo que los convierte en una alternativa rentable para muchas aplicaciones.
Usos de aisladores digitales
Los aisladores digitales se utilizan ampliamente en dispositivos que requieren aislamiento en circuitos electrónicos. En primer lugar, se utilizan en maquinaria industrial donde existen grandes diferencias de voltaje entre los dispositivos. Las fuentes de alimentación que requieren voltajes grandes o motores grandes y las piezas que funcionan con voltajes pequeños están ubicadas muy juntas y deben aislarse donde haya una gran diferencia de voltaje.
Esto es para evitar daños causados por la aplicación de alto voltaje a piezas que operan a bajos voltajes. A continuación, también se utiliza para equipos médicos como rayos X y DEA. Estos dispositivos médicos se utilizan a menudo con las manos y el propósito es evitar que la corriente eléctrica fluya hacia afuera y cause una descarga eléctrica.
En los automóviles, los aisladores digitales se utilizan para proteger las ECU y otros dispositivos internos de los vehículos que utilizan fuentes de alimentación de alto voltaje, como los vehículos eléctricos y los híbridos.
¿Por qué utilizar un aislador digital?
Los aisladores digitales se utilizan con mayor frecuencia cuando existen diferencias de potencial a tierra. Las entradas de los sensores pueden funcionar a diferentes voltajes, desde 3 voltios hasta 48 voltios o más, y un aislador digital ayuda a proporcionar este tipo de aplicación.
Por ejemplo, si el microprocesador funciona a 3,3 voltios y las entradas oscilan entre 24 y 48 voltios, esto podría causar una diferencia de potencial significativa en los voltajes de tierra, lo que puede introducir niveles de voltaje dañinos en los dispositivos presentes, sesgar los datos del sensor e introducir errores. Se necesita alguna forma de aislamiento para garantizar la precisión. La señal del sensor suele estar acondicionada por filtros, circuitos de protección, un amplificador y digitalizada por un ADC. Esta es la señal de datos que necesita el procesador del PLC para funcionar.
Se utiliza un aislador digital para eliminar cualquier error debido a bucles de tierra. Y es deseable que el aislador digital tenga una baja latencia o retardo de propagación, poco ruido y una alta velocidad de datos. En efecto, cuanto menos visible sea un aislador digital para la señal de entrada, mejor.
¿Cómo funciona un aislador digital?
Los aisladores digitales combinan datos a través de una barrera de aislamiento. Esto se logra utilizando un modulador para transmitir una portadora de alta frecuencia a través de la barrera para representar un estado digital alto o bajo y ninguna señal para representar el otro estado. El receptor demodula la señal después de un acondicionamiento avanzado de la señal para producir una salida aislada a través de una etapa de búfer.
Los aisladores digitales utilizan tecnología de conmutación lógica CMOS o TTL de un solo extremo. El rango de voltaje normalmente oscila entre 3 voltios y 5,5 voltios para ambos suministros, VCC1 y VCC2, aunque algunos dispositivos pueden admitir un rango de voltaje de suministro mayor. Al diseñar los aisladores digitales, es importante tener en cuenta que debido a la estructura de diseño de un solo extremo, los aisladores digitales no cumplen con ningún estándar de interfaz específico y solo están destinados a aislar líneas de señal digital de un solo extremo.
Se debe considerar cuidadosamente los diseños cuando se utiliza un aislador digital. Se requiere un mínimo de cuatro capas para lograr un diseño de PCB de baja EMI.
La colocación de las capas debe realizarse en el siguiente orden, de arriba a abajo:
● Capa de señal de alta velocidad
● Plano de tierra
● Plano de potencia
● Capa de señal de baja frecuencia
El enrutamiento de las pistas de alta velocidad en la capa superior evita el uso de vías y la introducción de inductancias de aire y permite interconexiones limpias entre el aislador y los circuitos transmisores y receptores del enlace de datos.
La colocación de un plano de tierra sólido junto a la capa de señal de alta velocidad establece una impedancia controlada para las interconexiones de transmisión de luz y proporciona una excelente ruta de baja inductancia para el flujo de corriente de retorno. Colocar la fuente de alimentación junto al plano de tierra crea una capacitancia de derivación de alta frecuencia adicional. Enrutar las señales de control de velocidad más lenta en la capa inferior permite una mayor flexibilidad, ya que estas longitudes de señal generalmente tienen margen para tolerar discontinuidades como las vías.
Si se necesita un plano de voltaje de suministro adicional o una capa de señal, agregue un segundo sistema de plano de tierra o de alimentación a la pila para mantenerla simétrica. Esto hace que el segundo sea mecánicamente estable y evita que se deforme. Además, los planos de alimentación y de tierra de cada sistema de alimentación se pueden colocar más cerca uno del otro, aumentando así significativamente la capacitancia de derivación de alta frecuencia.
En comparación con los optoacopladores convencionales, los aisladores digitales funcionan mejor en cuanto a retrasos de propagación, velocidad de datos y reducción de ruido. Sin embargo, los aisladores digitales son más caros. Los optoacopladores se utilizan comúnmente como soluciones de aislamiento de bajo costo cuando las señales digitales se transmiten lentamente. Varias empresas ofrecen aisladores digitales a bajo costo, pero no son útiles para inversores fotovoltaicos ya que están fabricados con tecnologías de procesamiento de semiconductores convencionales para lograr recuentos de canales e integración funcional. Los aisladores digitales que utilizan tecnología de proceso de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) están ganando popularidad entre los diseñadores debido al alto costo de las tecnologías de aislamiento alternativas. Permite a los diseñadores diseñar circuitos aislados de bajo costo, compactos, confiables y de alto rendimiento que utilizan menos energía que los optoacopladores. Además de su tipo y capacidad para pasar corriente, el precio de los aisladores digitales depende de la aplicación para la que se utilizarán.
Con la creciente popularidad de los aisladores digitales en aplicaciones industriales y automotrices, puede resultar abrumador seleccionar el mejor dispositivo para su sistema entre la gran cantidad de opciones disponibles. Además de este desafío, la mayoría de los aisladores digitales están diseñados teniendo en cuenta aplicaciones y requisitos de sistema específicos, lo que le permite revisar infinitas especificaciones y características para garantizar que el dispositivo que ha seleccionado cumpla con los requisitos de su sistema.
Paso uno: comprender los requisitos de las especificaciones de aislamiento
El primer paso es comprender los requisitos de especificación de aislamiento de su sistema. Si bien los requisitos a veces pueden parecer una lista abierta, para comenzar, considere estos requisitos relacionados con el diseño de aislamiento común:
- Tensión soportada de aislamiento (VISO). ¿Es suficiente un aislamiento básico y menor o igual a 3 000 VRMS para su diseño, o necesita mayor o igual a 5 000 VRMS? Los requisitos reglamentarios suelen dictar esta especificación, que representa el voltaje que el aislador puede soportar sin averías durante al menos 60 s.
- Tensión de trabajo (VIOWM). ¿Cuál es el voltaje constante que su barrera de aislamiento debe soportar durante la vida útil del producto? Factores como el tamaño del paquete, el grado de contaminación y el grupo de materiales pueden afectar el voltaje de trabajo de un componente.
uts. - Clasificación de aislamiento de sobretensiones (VIOSM). Does the design require reinforced isolation? If so, you will need an isolator that can withstand >10-pulsos de sobretensión de kV.
- Fuga/espacio libre. ¿Es suficiente la fuga/espacio libre de 4- mm, o el estándar de su sistema requiere 8 mm o incluso más? Esta especificación vendrá dictada por el paquete de aisladores y el marco de cables.
- Inmunidad transitoria en modo común (CMTI). ¿Estará el sistema en un entorno ruidoso, como motores o inversores solares, donde la integridad de los datos es fundamental y cualquier error de bit puede provocar cortocircuitos peligrosos? Si es así, una calificación CMTI alta será fundamental para su aislador digital.
- El consumo de energía. ¿Es el consumo general de energía del sistema una especificación crítica para su aplicación? por ejemplo, ¿el sistema funciona de 4- a 20-mA con bucle o con batería? Si es así, considere las especificaciones de consumo actual por canal de cada dispositivo.
- Velocidad de datos. ¿Qué velocidad de datos requiere su interfaz de comunicación? ¿Está utilizando velocidades lentas del transmisor del receptor asíncrono universal o protocolos de datos de alta velocidad mayores o iguales a 100-Mbps? En ese caso, puedes considerar la velocidad de datos máxima de cada dispositivo.
Paso dos: Seleccionar el paquete correcto
Una vez que haya reducido los requisitos de especificación de su aislador digital, el siguiente paso es considerar diferentes opciones de paquete. Los paquetes pueden marcar una gran diferencia cuando se trata de aislamiento, ya que el tamaño y las características del paquete afectan directamente las capacidades de alto voltaje de un dispositivo. Algunos de los mismos requisitos de la lista anterior (fuga, espacio libre, VIOWM, VIOSM, VISO) también influyen en la selección del paquete. Un paquete más grande con fuga y espacio libre más amplios permitirá especificaciones de voltaje de aislamiento más altas. Si puede cumplir con los requisitos reglamentarios de su sistema con una opción de paquete más pequeño, un paquete más pequeño, por supuesto, le ayudará a ahorrar espacio y costos en la placa. Además, deberá considerar cuántos canales de aislamiento requiere su interfaz de comunicación, ya que un mayor número de canales dicta el tipo de paquete.
Paso tres: Determinar el número y la configuración de canales
Después de las especificaciones, requisitos y embalaje, sólo quedan algunas opciones más a considerar. Determinar cuántos canales de aislamiento necesita para sus señales y en qué dirección irá cada señal le ayudará a determinar el número y la configuración de sus canales. Y considerar su estado de salida predeterminado preferido (o estado a prueba de fallas) lo ayudará a determinar el estado predefinido del pin de salida (ya sea alto o bajo) cuando el canal de entrada de un aislador digital no está encendido o los pines se dejan flotando. Es posible que haya opciones disponibles para salida predeterminada alta y baja predeterminada.
Clasificación del aislador digital
Aislamiento óptico
La tecnología de acoplamiento óptico es la transmisión de luz sobre una capa aislante transparente (por ejemplo, un espacio de aire) para lograr el aislamiento. El acoplador óptico generalmente consta de tres partes: emisión de luz, amplificación de señal y recepción de luz. La señal eléctrica de entrada hace que el LED emita luz de una determinada longitud de onda, que es recibida por el fotodetector para generar una fotocorriente. Se amplifica aún más y luego se emite. Esto completa la conversión de electricidad-óptica-electricidad, desempeñando así el papel de entrada, salida y aislamiento. La principal ventaja de la tecnología de acoplamiento óptico es que la luz tiene inmunidad inherente a los electrones externos o campos magnéticos, y la tecnología de acoplamiento óptico permite una transmisión constante de información.
Aislamiento de capacitancia
La tecnología de acoplamiento capacitivo utiliza un campo eléctrico en constante cambio en la capa de aislamiento para transmitir información. El material entre las placas de cada condensador es un aislador dieléctrico que forma una capa de aislamiento. El tamaño de las placas, el espacio entre las placas y el material dieléctrico determinan el rendimiento eléctrico.
La ventaja de utilizar una capa de aislamiento capacitiva es la alta eficiencia en términos de tamaño y transmisión de energía, así como la inmunidad a los campos magnéticos. La desventaja de la tecnología de acoplamiento capacitivo es que no tiene señal diferencial ni ruido, y la señal comparte el mismo canal de transmisión, que es diferente del transformador. Esto requiere que la frecuencia de la señal sea mucho mayor que la frecuencia esperada del ruido para que la capacitancia de la capa de aislamiento presente la baja impedancia de la señal y la alta impedancia del ruido.
Aislamiento electromagnético
La tecnología de acoplamiento inductivo utiliza el campo magnético cambiante entre dos bobinas para comunicarse en una capa de aislamiento. El ejemplo más común es un transformador, cuyo campo magnético depende de la estructura de la bobina (número de vueltas/unidad de longitud) de los devanados primario y secundario, la constante dieléctrica del núcleo magnético y la amplitud de la corriente.
Mercado de aisladores digitales: descripción general del segmento
Un magnetorresistivo gigante dominará el mercado gracias a su precisión superior
Como resultado de su sensibilidad y precisión superiores, los aisladores digitales basados en la tecnología de aislamiento GMR están creciendo rápidamente en este segmento. Además de tener una velocidad de conmutación rápida de hasta 150 MBPS, la tecnología de aislamiento GMR también tiene un retraso de propagación bajo de 10 a 15 nanosegundos. Los aisladores digitales de base magnetorresistiva se están volviendo cada vez más populares debido a su larga vida útil y a los materiales con los que están fabricados.
Con una mayor demanda de maquinaria industrial, la categoría industrial dominará el mercado
En el período previsto, el segmento industrial tuvo la mayor cuota de mercado y se prevé que seguirá dominando el mercado durante el período previsto. La maquinaria industrial debe incluir aisladores digitales para proteger a los usuarios y equipos industriales de bucles y discrepancias de tierra, así como del ruido y las fluctuaciones de voltaje. El uso de estos aisladores también mantiene seguros la maquinaria industrial y sus operadores. El mercado de aisladores digitales para el sector industrial está creciendo a medida que se implementan soluciones y sistemas de automatización industrial para reducir los gastos industriales indirectos y aumentar la rentabilidad operativa. Un aislador digital protege a estos conductores eléctricos de una descarga eléctrica cuando los conductores eléctricos los alimentan.
Shenzhen MATCHINGIC Technology Co., Ltd fue fundada en 2010, la compañía siempre se adhiere al concepto de talento es la riqueza de la compañía, en los años de perfeccionamiento del mercado, formó un grupo de personal emprendedor e innovador, mientras expandía su participación de mercado en el país y En el extranjero, la empresa continúa optimizando los procesos comerciales internos, mejorando las ventas internacionales y los negocios de adquisiciones, adhiriéndose únicamente a los productos originales, profundizando el nivel de servicio al cliente y formando gradualmente sus propias ventajas en la industria.
Preguntas más frecuentes
Somos fabricantes y proveedores profesionales de aisladores digitales en China, especializados en ofrecer productos de alta calidad a bajo precio. Si va a comprar aisladores digitales baratos en existencia, le invitamos a obtener una lista de precios y una muestra gratis de nuestra fábrica.