隨著工業(yè)自動(dòng)化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化深度演進(jìn),工業(yè)控制系統(tǒng)(工控系統(tǒng))對(duì)高可靠性和高安全性的要求日益嚴(yán)苛。在這一背景下,作為國(guó)內(nèi)信號(hào)鏈芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè),納芯微電子(NOVOSENSE)憑借深厚的技術(shù)積累和前瞻的市場(chǎng)洞察,正全面布局隔離器及隔離產(chǎn)品線(xiàn),致力于通過(guò)核心芯片技術(shù),為自動(dòng)化控制系統(tǒng)及系統(tǒng)集成提供堅(jiān)實(shí)、可靠的底層硬件支撐,推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)向更高水平邁進(jìn)。
一、 工控系統(tǒng)的核心挑戰(zhàn):可靠性、安全性與信號(hào)完整性
現(xiàn)代工控系統(tǒng)廣泛分布于智能制造、能源電力、軌道交通、醫(yī)療設(shè)備等關(guān)鍵領(lǐng)域。其運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變,常面臨高壓、浪涌、噪聲干擾等威脅,同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部不同電壓域的電路(如低壓控制電路與高壓執(zhí)行機(jī)構(gòu))需要安全、無(wú)誤差地協(xié)同工作。這就對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了三大核心要求:
- 高可靠性:確保系統(tǒng)在惡劣工業(yè)環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,避免因芯片失效導(dǎo)致生產(chǎn)中斷或安全事故。
- 高安全性:實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電與弱電之間的電氣隔離,防止高壓竄入損壞低壓控制單元,保障設(shè)備與人員安全。
- 高信號(hào)完整性:在實(shí)現(xiàn)隔離的確保控制信號(hào)(數(shù)字或模擬)能夠高速、精準(zhǔn)、低失真地傳輸,滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制需求。
傳統(tǒng)的光耦隔離方案在速度、功耗、集成度和壽命上逐漸面臨瓶頸。而以電容和磁感為原理的數(shù)字隔離器、隔離接口、隔離驅(qū)動(dòng)、隔離采樣等芯片級(jí)解決方案,正成為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的更優(yōu)選擇。
二、 納芯微的全面布局:構(gòu)建完整的隔離產(chǎn)品矩陣
納芯微精準(zhǔn)把握這一技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì),進(jìn)行了系統(tǒng)性的產(chǎn)品規(guī)劃與研發(fā)投入,現(xiàn)已形成覆蓋廣泛、性能優(yōu)異的隔離產(chǎn)品家族:
- 數(shù)字隔離器與隔離接口:納芯微的數(shù)字隔離芯片基于其自主研發(fā)的Adaptive OOK?(自適應(yīng)開(kāi)關(guān)鍵控)電容隔離技術(shù),具有優(yōu)異的抗共模瞬變干擾能力、高傳輸速率和低功耗特性。產(chǎn)品系列涵蓋多通道、不同絕緣耐壓等級(jí)(如3kVrms, 5kVrms)的通用數(shù)字隔離器,以及集成隔離功能的RS-485、CAN、I2C等接口芯片,為工業(yè)通信總線(xiàn)提供了“即插即用”的高可靠性連接方案。
- 隔離驅(qū)動(dòng)與隔離采樣:這是連接控制器與功率執(zhí)行器的關(guān)鍵橋梁。納芯微的隔離柵極驅(qū)動(dòng)器(用于IGBT、SiC MOSFET等)具備強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力、快速的傳輸延遲和完備的保護(hù)功能(如欠壓鎖定、米勒鉗位),顯著提升了功率系統(tǒng)的效率與可靠性。其隔離電壓、電流采樣芯片(如隔離運(yùn)放、隔離ADC、隔離Σ-Δ調(diào)制器),能夠精確、安全地監(jiān)測(cè)電機(jī)相電流、直流母線(xiàn)電壓等關(guān)鍵參數(shù),為閉環(huán)控制提供準(zhǔn)確反饋。
- 隔離電源:為實(shí)現(xiàn)完整的隔離解決方案,納芯微也提供了隔離電源模塊及配套的隔離DC-DC控制器。這些產(chǎn)品與上述隔離信號(hào)鏈芯片協(xié)同工作,為隔離側(cè)電路提供獨(dú)立、穩(wěn)定的供電,構(gòu)成完整的“信號(hào)+電源”隔離通道。
三、 賦能自動(dòng)化控制與系統(tǒng)集成:提升整體方案價(jià)值
納芯微的全面布局并非簡(jiǎn)單的產(chǎn)品堆砌,而是著眼于為自動(dòng)化控制系統(tǒng)及系統(tǒng)集成商提供高價(jià)值的完整解決方案。
- 增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性:全系產(chǎn)品遵循嚴(yán)苛的汽車(chē)電子或工業(yè)級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),具備高工作溫度范圍、強(qiáng)抗干擾和長(zhǎng)壽命特性,從元件層面大幅提升整個(gè)控制板卡或設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)。
- 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、加速上市:高集成度的芯片(如集成了隔離、接口和保護(hù)的COMBO芯片)減少了外圍元件數(shù)量,簡(jiǎn)化了PCB布局布線(xiàn),降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度與物料成本,幫助客戶(hù)縮短研發(fā)周期。
- 保障功能安全:針對(duì)工業(yè)功能安全標(biāo)準(zhǔn)(如IEC 61508),納芯微的相關(guān)隔離產(chǎn)品可提供支持,助力客戶(hù)開(kāi)發(fā)符合SIL2/SIL3等級(jí)的安全相關(guān)系統(tǒng),滿(mǎn)足高端裝備和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的認(rèn)證要求。
- 促進(jìn)系統(tǒng)集成創(chuàng)新:高性能的隔離產(chǎn)品為系統(tǒng)架構(gòu)師提供了更大的設(shè)計(jì)自由度。例如,通過(guò)高精度隔離采樣和高速隔離通信,可以更靈活地分布式部署智能功率模塊或傳感器節(jié)點(diǎn),推動(dòng)新一代模塊化、可重構(gòu)的自動(dòng)化系統(tǒng)集成方案落地。
四、 展望未來(lái):持續(xù)創(chuàng)新,共建高可靠工業(yè)生態(tài)
在“工業(yè)4.0”和“新基建”的浪潮下,工控系統(tǒng)的邊界不斷拓展,與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能深度融合。這對(duì)底層硬件的性能、智能化和可靠性提出了前所未有的要求。納芯微將持續(xù)深耕隔離技術(shù),一方面不斷迭代現(xiàn)有產(chǎn)品,提升性能指標(biāo);另一方面,將隔離技術(shù)與傳感器、驅(qū)動(dòng)、電源管理等其他技術(shù)融合,推出更多“All-in-One”的創(chuàng)新集成方案。
通過(guò)全面而深入的隔離產(chǎn)品布局,納芯微正從核心芯片供應(yīng)商的角色,轉(zhuǎn)變?yōu)楣た叵到y(tǒng)高可靠性與高安全性的關(guān)鍵賦能者。其目標(biāo)是與廣大自動(dòng)化設(shè)備制造商和系統(tǒng)集成商攜手,共同構(gòu)建更加安全、可靠、高效的工業(yè)自動(dòng)化為中國(guó)乃至全球的工業(yè)升級(jí)貢獻(xiàn)堅(jiān)實(shí)的“芯”力量。