芯对话 | 芯佰微双通道数字隔离器?90Mbps高速隔离+3倍抗扰

总述

在工业自动化与通信系统中，信号隔离的可靠性与传输效率始终是技术瓶颈。传统光耦合器受限于传输速率低（通常≤10Mbps）、抗干扰能力弱（CMTI＜50KV/μS）和寿命短（＜10万小时）等缺陷，难以满足高速通信与极端环境需求。芯佰微电子推出的CBMuD120X双通道数字隔离器，以电容隔离技术为核心，集成 90Mbps 高速传输、3000V RMS隔离电压与150KV/μS共模瞬态抑制能力，重新定义工业级数字隔离标准，为RS232通信、马达控制、电网保护等场景提供“抗扰、高效、低耗”的国产化解决方案。

1. 行业痛点：工业通信隔离的三大核心挑战

在复杂的工业环境中，信号隔离面临多重技术瓶颈，直接制约系统稳定性与性能提升：

1. 高频电磁干扰抑制不足

工业现场的变频器、电机启停、射频设备等产生强电磁噪声，传统光耦合器共模瞬态抑制能力（CMTI）普遍低于50KV/μS，难以抵御高频干扰，进而引发信号传输误码率的显著升高，以及系统可靠性的大幅下降。

1. 传输延迟与带宽限制

传统光耦和部分磁隔离器件传输速率受限（通常≤10Mbps），传输延迟超过100ns，无法满足PROFINET、CAN FD等高速总线对实时性的要求，在工业机器人、精密控制等场景中易引发指令滞后或数据失真。

1. 传统隔离器件宽温域性能衰减

光耦合器、早期磁隔离器件等传统技术在极端温度下性能稳定性不足：光耦的 LED发光效率在- 20℃以下下降超30%，+85℃以上长时间运行可能导致光衰加剧；部分磁隔离器件受温度影响出现磁导率波动，导致隔离性能漂移。这类器件难以满足工业自动化设备在- 40℃~+85℃宽温域环境下的长期可靠运行需求，而现代工业场景（如户外基站、北方工厂、高温生产车间）对宽温稳定性的要求日益严苛。

1. 产品破局：CBMuD120X 电容隔离技术如何破解工业通信难题

CBMuD120X是高速2通道数字隔离器，采用高性能电容隔离技术。它们的最大信号传输速率可达90Mbps，具有小的脉宽失真。这些隔离器能够承受高达3000V RMS的隔离电压，并满足常规的测试规范（UL标准），适用于工业控制信号传输、电网继电保护装置、隔离电源控制等多种应用。

在RS232通信中，双通道数字隔离器CBMuD120X用于实现控制器与RS232收发器之间的电气隔离，从而提高抗干扰能力。它通常被放置在MCU和RS232收发器之间，以实现系统间的隔离。

CBMuD120X应用框图

CBMuD120X产品特性

• 2.5V—5.5V 供电
• 隔离电压为 3000V RMS
• 共模瞬态抑制 CMTI 高至150KV/uS
• 2.1V 欠压保护
• 最大信号传输为 90Mbps

CBMuD120X产品优势

• 高共模瞬态干扰抑制能力：能够有效抵御外部电磁场环境的干扰，保证信号传输的稳定性和可靠性。在复杂多变的工业环境中，这一特性对通信系统而言尤为关键，它能有效减少外部干扰引发的数据传输误差和系统失效问题。
• 高速传输：最大信号传输速率可达 90Mbps，传输延迟低至10ns，脉宽失真低至5ns，能够满足高速数据通信的需求。因此，它非常适合应用于对数据传输速度有高要求的场景，例如高速串行通信接口及数据采集系统等。
• 低功耗：工作电流小，在信号数据速率相当的情况下，其功耗只有光耦合器的 1/10 至1/6。对于电池供电的设备或需要长时间运行的系统，低功耗特性有助于延长设备的续航时间。
• 双通道设计：提供两个隔离通道，可以实现双向通信，增加了系统的灵活性和可扩展性。在一些需要同时进行多个信号隔离传输的应用中，双通道设计可以减少器件的使用数量，简化电路设计。
• 宽电源电压范围：支持 2.5V - 5.5V 的供电电压，能够适应不同系统的电源需求，方便在不同电压环境下使用。
• 高隔离电压：具有高达 3000Vrms 的隔离电压，能够有效地隔离系统中的高电压和低电压部分，提供安全保障，防止高压对低压电路造成损坏。
• 封装多样且体积小巧：采用 SOIC8_150MIL 等封装形式，尺寸小巧，便于在有限的空间内集成，适合各种电路板设计和安装场景。
• 兼容性好：管角兼容 ADUM120X 系列，方便用户在进行产品升级或替换时，无需对电路设计进行大的改动。

CBMuD120X产品应用

工业控制：

• 信号传输：在工业自动化控制系统中，CBMuD120X可用于各种传感器与控制器之间的信号传输。其高共模瞬态干扰抑制能力能够有效抵御工业现场的电磁干扰，保证信号的稳定性和准确性。例如，在工厂生产线控制系统中，各类传感器收集的温度、压力、位置等数据需精确传递给控制器进行处理，CBMuD1201能有效保障这些数据在复杂电磁环境中的稳定传输。
• 马达控制：对于工业马达的控制，CBMuD120X可以实现控制信号与马达驱动电路之间的电气隔离，防止高电压或干扰信号对控制电路造成损坏。同时，其卓越的高速传输性能充分满足马达控制对实时响应的需求，确保马达能够迅速响应并实现精准控制。

电力系统：

• 电网继电保护装置：在电力系统中，继电保护装置扮演着保障电网安全稳定运行的关键角色。CBMuD120X被广泛应用于继电保护装置内部不同电路模块间的信号隔离与传输，有效提升了系统的抗干扰性和可靠性。例如，在电流检测、故障判断等环节，CBMuD120X可以确保信号的准确传输，避免因干扰导致的误动作或拒动。
• 太阳能逆变器：太阳能逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的关键设备。CBMuD120X可用于逆变器的控制电路与功率电路之间的隔离，防止高电压和大电流对控制电路的影响。同时，数字隔离器的低功耗特性有助于降低逆变器的整体能耗，从而提高能源转换效率。

通信设备：

• 替代光耦：在一些通信设备中，传统的光耦合器可能会受到体积、成本等因素的限制。CBMuD120X可以作为光耦合器的替代品，实现数字信号的隔离传输。其体积小巧、性能稳定可靠，无需外部驱动器和其他分立器件，从而简化了电路设计流程，进一步降低了整体成本。
• 数据传输接口：在通信设备的数据传输接口部分，CBMuD120X可以提供高速的数字信号隔离传输，确保数据在不同模块之间的可靠交换。例如，在串行通信接口、以太网接口等场景中，CBMuD120X可以发挥重要作用。