Neue isolierte ICs sorgen für präzise Spannungsmessungen

8th April 2019
Posted By : Victoria Chercasova
Neue isolierte ICs sorgen für präzise Spannungsmessungen

Silicon Labs hat eine Familie von isolierten Analogverstärkern, Spannungssensoren und DSM-Bausteinen (Delta-Sigma-Modulatoren) vorgestellt, die eine genaue Strom- und Spannungsmessung mit sehr geringer Temperaturdrift ermöglichen. 

Basierend auf der robusten Isolationstechnologie der dritten Generation von Silicon Labs bietet die neue Si89xx-Familie flexible Spannungs-, Strom-, Ausgangs- und Gehäuseoptionen. Damit können Entwickler die Materialkosten (BOM, Bill of Materials) senken und den Platzbedarf auf dem Board für eine Vielzahl von Anwendungen in den Bereichen Industrie und saubere Energie reduzieren, einschließlich Batteriemanagement und Ladesysteme für Elektrofahrzeuge (EV), DC/DC-Wandler sowie Inverter (Wechselrichter) für Motoren, Solar- und Windkraftanlagen.

Eine präzise Strom- und Spannungsmessung ist für den einwandfreien Betrieb von Energiesteuerungssystemen unerlässlich. Um die Effizienz zu maximieren und schnell auf Störungen oder Laständerungen zu reagieren, benötigen die System-Controller Strom- und Spannungsinformationen von Hochvolt-Rails. Die Isolationstechnologie der dritten Generation von Silicon Labs schützt die Controller vor großen Temperaturschwankungen mit 1414 V Betriebsspannung und 13 kV bipolarer Überspannung. Damit übertrifft sie die strengen Anforderungen der Industrie.

Silicon Labs bietet nun das branchenweit breiteste Portfolio an Strom- und Spannungssensoren. Die Si89xx-Familie umfasst vier Produktkategorien:

  • Si892x isolierte Analogverstärker, optimiert für Strommessung mit Shunt
  • Si8931/2 isolierte Analogverstärker, optimiert für universelle Spannungsmessung
  • Si8935/6/7 isolierte DSM-Bausteine, optimiert für die Spannungsmessung – eine Neuheit in der Branche 
  • Si8941/6/7 isolierte DSM-Bausteine, optimiert für Strommessung mit Shunt

„Unsere Mixed-Signal-Isolationstechnologien der ersten und zweiten Generation haben den großen Markterfolg unserer digitalen Isolationsprodukte in den letzten zehn Jahren vorangetrieben, und unsere Technologie der dritten Generation, die in den neuen Si89xx-Komponenten eingesetzt wird, legt die Messlatte noch höher“, sagt Brian Mirkin, Vice President und General Manager der Power-Produkte von Silicon Labs. „Unsere Isolationsprodukte ersetzen weiterhin herkömmliche Optokoppler und übertreffen digitale Isolatoren des Wettbewerbs. Das ermöglicht eine höhere Überspannungsleistung, Zuverlässigkeit, Integration und erstklassige Sicherheit für Systemdesigns, die Schutz vor Hochspannungen benötigen.“

Fahrzeugbatterien und Inverter-Systeme für Motoren/Photovoltaik erfordern eine zuverlässige Stromüberwachung mit robuster Störfestigkeit. Die Si89xx-Bausteine bieten bis zu dreimal höhere Störfestigkeit gegen Gleichtakttransienten (CMTI, Common Mode Transient Immunity) als Produkte des Wettbewerbs. Die 75 kV/µs Störfestigkeit der Bausteine gegen schnelle Transienten stellt zuverlässige und präzise Strommessungen in anspruchsvollen Industrieanwendungen sicher. Die Si89xx-Familie unterstützt auch eine Fail-Safe-Meldung an den Host-Controller, wenn die High-Side-Versorgungsspannung nicht erkannt wird. 

Die Si89xx-Bausteine bieten typische Offsetfehler von gerade einmal ±40 µV und ±0,1% Verstärkungsfehler, was präzise Messungen ermöglicht. Eine typische Offsetdrift von lediglich ±0,15 µV/˚C und eine typische Verstärkungsdrift von nur -6 ppm/˚C sorgen für eine außergewöhnliche Genauigkeit über einen breiten Temperaturbereich hinweg. Die Geräte bieten das branchenweit höchste typische Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, Signal-to-Noise Ratio) von bis zu 90 dB. Ein einzigartiger Low-Power-Modus reduziert die Stromaufnahme auf der einen Seite der Isolationsbarriere automatisch auf ca. 1 mA, wenn die Spannung an der anderen Seite entfernt wird, so dass ein Controller die Leistung mit einem einfachen Feldeffekttransistor (FET) steuern kann.

Die Si89xx-Bausteine der nächsten Generation sorgen mit den folgenden Optionen für mehr Flexibilität beim Design:

  • Strom- oder spannungsoptimierte Geräte mit Single-Ended-, Differenz- oder DSM-Ausgang 
  • ±62,5 mV, ±250 mV oder 2,5 V Eingangsbereiche
  • Ein gestrecktes Wide-Body-SOIC-8-Gehäuse zur Unterstützung von 5 kVrms Isolation und 9 mm Kriech- und Luftstrecke sowie ein kompaktes Narrow-Body-SOIC-8 zur Unterstützung von 2,5 kVrms Isolation

Preise und Verfügbarkeit

Hochentwickelte Muster von Si892x/3x/4x-Bausteinen in Wide-Body-SOIC-8-Gehäusen sind ab sofort verfügbar, und hochentwickelte Muster der Bausteine in Narrow-Body-SOIC-8-Gehäusen sind für Q2 geplant. Fertigungsmengen aller Si89xx-Bausteine sind für Q3 geplant. Silicon Labs bietet eine breite Palette von Evaluation-Kits an, um die Entwicklung zu beschleunigen. Informationen zu den Preisen für ICs und Evaluation-Kits erhalten Sie bei Ihrem lokalen Vertrieb von Silicon Labs oder autorisierten Distributor. 





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