在工业自动化领域中,PLC(可编程逻辑控制器)和 DCS(分布式控制系统)是两种最为常见的控制技术。它们凭借着高可靠性、高灵活性与高自动化程度等显著优势,在工业自动化行业中发挥着不可替代的作用,并已被广泛应用于机械臂自动装配、发电机功率调节、石油炼制、化工生产、交通信号控制与地铁轻轨控制等众多工控场景之中。
一种典型的现代工业总线控制系统
而数字隔离器,作为工业自动化领域中低压控制系统与高压设备进行信息传输的“安全桥梁”,其不仅能有效阻断高压电气向低压控制系统的传导路径,保障操作人员与控制系统的安全,还能通过抑制共模噪声与电磁干扰,确保微弱控制信号能在强电场环境中进行准确传输。
现阶段,在工业4.0的发展浪潮下,全球制造业的智能化程度正持续加深,企业生产线上的底层硬件需求亦被加速重塑。通常,工业用电为220V/380V的交流电,而人体的安全电压仅为38V,因此必须对高低压之间的信号传输进行电气隔离。
工业自动化领域中的隔离需求
如上图所示,在工业自动化产线中,PLC/DCS作为工业控制的核心,往往需要实时采集现场传感器的模拟量信号,并通过数字逻辑处理后驱动执行机构。这一过程中,传感器端的微弱电流信号与PLC主控系统的高压供电之间若缺乏隔离,不仅会导致信号串扰,还可能因共模电压引发致命故障。
此外,每个PLC/DCS节点都控制着一个至多个变送器、机械臂、变频器、伺服等设备,而出于UL1577和IEC 61010等安规需要,任何涉及人机交互或高低压混合的场景,都必须通过电气隔离构建安全屏障,因此这些设备同样需要使用数字隔离器进行电气隔离,数字隔离器已然成为了工业控制系统中不可或缺的刚需品。
在工业控制系统中,数字隔离器主要通过电容耦合技术,在隔离电气连接的前提下实现数据信号跨电压域传输,既可保护低压控制电路,又能确保高压端动作的精准触发。
而随着工业物联网的深化,未来工厂对实时性、安全性和设备密度的要求将进一步提升,因此高集成、低功耗的数字隔离器势必将与新一代工业控制系统深度融合,为无人化车间、预测性维护等工控场景提供更强大的底层支撑。
例如,华普微基于二十余年Sub-GHz射频芯片技术底蕴与精密制造工艺自主研发的数字隔离器,不仅具有高隔离耐压、高CMTI(共模瞬态抗扰度)、高传输速率、高集成度、低传输延迟与低成本等优势,还采用了独特的“预制芯片”生产方案,最短仅需3天,即可完成从客户下单到产品出货的整套生产交付流程,实现生产流程的优化与加速。
“预制芯片”生产方案示意图
高性能标准数字隔离芯片——CMT812X(2通道)、CMT804X(4通道)与CMT826X(6通道)系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证,电气隔离耐压高达5kVrms,信号速率高达150Mbps,典型传播延迟9ns,CMTI>±200kV/μS,同时通过创新性的芯片设计和布局,还显著增强了器件的电磁兼容性,可满足系统级ESD(静电放电)、EFT(电快速瞬变脉冲群)、浪涌和辐射方面的合规要求。
高性能隔离接口芯片——CMT810X(I2C)、CMT10XX(CAN)与CMT8308X(RS-485)系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证,电气隔离耐压高达5kVrms,CMTI>±150kV/μS,且能以低功耗提供高电磁抗扰度和低辐射。
高性能隔离驱动芯片——CMT8602X、CMT8603X系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证,电气隔离耐压高达5kVrms,CMTI>±150kV/μS,拥有4A峰值拉电流和6A峰值灌电流,可驱动>2MHz开关频率的功率器件。
从传统制造到智能工厂,从单一设备到万物互联,数字隔离器虽只是其中一个微小的电子元器件,却足以隔绝数千伏特的危险电压,为工业控制“保驾护航”。如果您正在为工业系统中的电气串扰、电磁兼容与共模噪声等问题所头疼,欢迎私信交流,我们提供从产品选型、硬件定制、认证支持到量产落地的全链路服务。