川土微电子

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CA-IS3741HW

产品分类：数字隔离器

功能类型：高性能四通道

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CA-IS3762HW

产品分类：数字隔离器

功能类型：高性能八通道

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CA-IS3082WX

产品分类：RS-485/RS-422芯片

功能类型：隔离式全双工

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CA-IS3050W

产品分类：CAN芯片

功能类型：隔离式收发器

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CA-IS3740HW

产品分类：数字隔离器

功能类型：能四通道数字隔离器

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CA-IS3720HG

产品分类：数字隔离器

功能类型：高性能1/2通道

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CA-IS3721HS

产品分类：数字隔离器

功能类型：高性能1/2通道

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CA-IS3731HN

产品分类：数字隔离器

功能类型：高性能的三通道

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CA-IS3741HN

产品分类：数字隔离器

功能类型：高性能四通道

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CA-IS3741HW

产品分类：数字隔离器

功能类型：高性能四通道

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特色产品

CA-IS374x高速四通道数字隔离器

CA-IS374x 是一款高性能四通道数字隔离器，具有精确的时序特性和低电源损耗。在隔离 CMOS 数字 I/O 时， CA-IS374x 器件可提供高电磁抗扰度和低辐射。

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CA-IS308x 5kV隔离式全双工

CA-1S308x是具有高可靠性的隔离式全双工RS-485收发器系列产品,同时具有高电磁抗扰度和低辐射特性。其中CA-1S3080W和CA-1S3086W是全双工收发器

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品牌介绍

川土微电子

Chipanalog川土微电子，简称川土，上海川土微电子有限公司成立于2016年，Chipanalog川土微电子是模拟芯片产品研发与销售，技术支持以及新产品的定义。定位是专业的模拟芯片设计公司。核心使命是“为中国电子信息制造企业提供高品质进口替代模拟芯片”。秉承“志存高远、持续创新、完美极致、诚实守信”的价值观，Chipanalog川土微电子将不忘初心、砥砺前行，为全世界的客户提供高品质的模拟芯片。企业价值观:客户可信赖的朋友，奋斗者共创的家园。致力于成为全球TOP10的全品类模拟芯片设计公司。

Chipanalog川土微电子专注高端模拟芯片研发设计与销售的高科技公司，产品涵盖隔离、接口、高性能模拟等系列，目前已量产隔离器芯片产品线。Chipanalog川土微电子拥有完整供应链体系，已与多家封测厂合作建立了封测专线。目前Chipanalog川土微电子产品已广泛用于工业控制、电源能源、仪器仪表、通讯网络、电力系统等诸多领域。

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应用场景

工业控制
电源能源
汽车电子
仪器仪表电力系统FTU

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川土微低速数字隔离器CS817x2x家电及工业应用隔离是一种防止系统两部分之间有较大的直流或交流干扰的方法，同时允许信号可以在这两部分系统正常传输。隔离可以保护操作人员;保护设备并防止高压系统中干扰损坏昂贵的处理器;切断长距离、多节点通信时，通信网络中的接地回路。主流的隔离方法有三种，基于光电耦合的隔离、基于变压器的磁耦合隔离以及基于二氧化硅(SiO2)介质的电容耦合隔离。目前低速隔离通信以光耦和电容隔离为主，高速隔离通信三种方案并存。低速光耦隔离，在各种使用场景中具有以下问题： 1)普通低速光耦在115200bps的速率下，通讯不太稳定，容易出现误码，可靠性不高。 2)光耦为电流型器件，翻转所需的电流一般要5mA以上，而数字隔离器一般只需要1mA。 3)普通光耦随着温度的升高，通讯容易发生异常。为保证可以在全温度范围、全生命周期可靠运行，需要设计复杂外围电路来实现。 4)普通光耦多采用红光发光LED和光电二极管，器件之间的电压电流特性、光电特性、光衰特性具有较差的一致性。 5)光耦寿命一般只有10年，在一些应用场景中是不够的。如2020新版的国网标准要求隔离寿命16年以上，光耦就很难实现。川土微电子CS817x2x隔离器系列，具有200Kbps的传输速率，该速率下仅需160μA 电流，可以支持 -40~105°C 的工作温度，400VRMS的隔离工作电压，高达40年工作寿命，适用于很多应用领域。如家电领域的，冰箱及空调的压缩机控制，热水器，吸油烟机，空气净化器等;工厂和楼宇自动化控制，如PLC，伺服控制，变频控制等，以及智能电表，电动两轮车，换电柜，自动贩卖机，园林电动工具等。 CS817x2x隔离器特性川土微电子隔离技术基础川土微电子隔离器使用二氧化硅作为信号隔离的电绝缘介质。通常使用两个串联的二氧化硅电容器，即在隔离栅的每侧各一个，从而实现高压隔离，等效隔离图示如图1所示。与基于传统的光耦和电感的(磁隔)隔离器相比，二氧化硅所提供的介电强度较高，不会因暴露于环境湿度而退化，并且可以有大于40年的隔离寿命。为了更深一层关于川土隔离技术的说明，请参阅使高压信号隔离质量和可靠性。图 1 ：串联电容器隔离关键性隔离规格参数在选择正确的数字隔离器之前，应了解关键的隔离规格参数，对设计人员来说，了解系统应用的隔离规范要求是很重要的，只有知道所需要的隔离要求，设计师才可以知道隔离器对系统能提供多大的保护，如隔离器能承受的最大电压是多少?数字隔离器的高压隔离性能，如最大瞬态隔离电压(VIOTM)，最大隔离电压(VISO)，最大浪涌隔离电压(VIOSM)，最大重复峰值隔离电压(VIORM)，最大工作隔离电压(VIOWM)，共模瞬态抗扰度(CMTI)。这些参数代表数字隔离器处理高压的能力，不同大小的耐压和瞬态响应是选择隔离器的标准。最大瞬态隔离电压(VIOTM) IEC 60747-5-5和VDE 0884-11中规定：隔离器在不发生故障的情况下可处理长达60秒的峰值瞬态电压。系统电源上的电弧或负载变化会引起干扰，电压可能会短暂地变成线路电压的几倍。隔离器必须能够在不损坏的情况下处理这些过电压。最大隔离电压(VISO) 与VIOTM相似，根据UL 1577，隔离耐受电压定义为隔离器能够在60秒内不发生击穿的电压的均方根(rms)值，电压的差值是峰值。最大浪涌隔离电压(VIOSM) 隔离器承受特定的瞬态电压的极高电压脉冲的能力。该波形图 2所示。此参数表示直接和间接浪涌冲击。根据IEC 60747-5-5和VDE 0884-11，具有最大浪涌隔离电压VIOSM的隔离器必须在峰值电压为VIOSM的1.3倍时通过浪涌测试，以实现基本隔离，和1.6倍的VIOSM加强隔离。当通过10kV以上的浪涌试验时，数字隔离器可以称为组件级增强型。图2：隔离器抗瞬态电压能力最大重复峰值隔离电压(VIORM) 在IEC 60747-5-5和VDE 0884-11中定义为隔离器能够承受的最大重复峰值电压。本规范旨在鉴定隔离器在每天连续的隔离电压。最大工作隔离电压(VIOWM) 类似于最大重复峰值电压，工作电压为最大有效值，或等效直流电压，隔离器能够在规定的长寿命内承受。同样，差异是以rms表示的值，而不是峰值电压。共模瞬态抗扰度(CMTI) 共模瞬态抗扰度是指隔离器在其两个接地之间承受高转换率电压瞬变的能力，而不会损坏通过它的信号，这可能会导致信号传输错误。在某些应用中，由瞬变引起的这些信号误差可导致短路事件。更高的CMTI表明隔离通道更加可靠。爬电距离和电气间隙爬电和间隙是指沿封装表面的距离，以及隔离器一侧插脚与另一侧插脚之间的空气距离。该距离由基于隔离电压要求等参数的系统级标准规定。 CS817x的这些隔离参数可详见于数据手册。表1 CS817x2x VDE 隔离参数表2 CS817x2x UL隔离参数 CS817x2x系列产品特性 CS817x2x是一系列低功耗双通道数字隔离器，采用川土微电子专利技术“CAPACITIVE DIGITAL ISOLATOR CIRCUIT WITH ULTRA-LOW POWER CONSUMPTION BASED ON PULSE-CODING”(美国发明专利，专利号：US 11,418,179 B2)。该技术融合pulse与OOK (ON-OFF-KEY) 调制，但比pulse调制更为可靠，同时可以实现极低的低静态功耗。在隔离CMOS数字IO时，CS817x器件可提供高电磁抗扰度和低辐射。所有器件版本均具有施密特触发器输入，可实现高抗噪性能。每条隔离通道的逻辑输入和输出缓冲器均由二氧化硅绝缘栅隔离。基本调制与解调的工作原理如下图：图3 Pulse-coding容隔调制解调技术通过检测信号上升沿和下降沿来判断和还原信号的高低电平，其他时间段芯片可以处于低功耗模式，从而整体上可以实现非常低的功耗。同时因为绝大部分时间器件处于低功耗状态，可以改善整体的EMI特性。图4 Pulse-coding容隔调制解调原理 CS817x2x系列产品的优势概括如下： 1)实现极低静态和动态电流：90μA @ 3.3V，静态条件 ;160μA @ 3.3V，200kbps传输速率; 2)Pulse-coding技术：高可靠性、融合了OOK调制和脉冲调制的优势; 3)Refresh技术：确保输出与输入的状态在任何情况下一致; 4)固定解调时间窗口：极小的脉宽失真(PWD)，最大100ns。下表为CS817x2x选型表：典型应用根据隔离器在应用系统中实现的功能，可以分为： a)模块之间串口通信隔离 b)ADC输出信号与MCU之间隔离 c)比较器输出信号与MCU之间隔离 d)MCU控制信号与电机驱动器之间隔离 e)MCU控制信号与继电器控制器之间隔离 f)具有不同参考地的MCU之间隔离下面将列举一些典型的应用案例。吸油烟机图 5 展示了吸油烟机的电路框图。220V单相电整流成310V的直流电，该直流电通过一个H桥驱动用于风扇的有刷直流电机。从框图中可以看出数字隔离器主要用于对外通信，高压侧H桥的控制，高压侧电压电流采样和比较的隔离。图 5 吸油烟机示意框图 PLC 图 6 展示了PLC的电路框图。CS817x2x适用于电网单向供电系统(器件400VRMS 隔离耐压)，工业可编程逻辑控制系统包含模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出、通信接口等内外部的连接模块。这些部分都需要隔离器进行隔离，以此来保护PLC控制器芯片。图 6 PLC示意框图图 7为具有 PLC 输入模块的环路供电式现场发送器。该应用中，由于系统只能接收到4mA的供电电流，从而对每个芯片的静态电流都有较高的要求，CS817x2x的单通道电流可以到90μA @ 3.3V，非常适合此类的应用。图 7 具有 PLC 输入模块的环路供电式现场发送器智能电表图 8 展示了智能电表的电路框图。主要用于单向电表。智能电表内部一般有两个模块需要隔离，计量模块与MCU之间，以及MCU与RS485收发器之间。CS817x2x具有200kbps的传输速率、极低的静态和动态电流、40年的隔离寿命、以及较高的性价比，非常适合这类的应用。图 8 智能电表示意框图换电柜图 9 展示了换电柜的电路框图。换电柜一般会有一块主控板和很多块充电仓从控制板，他们之间一般通过数字隔离器和接口收发器进行互联互通。图 9 换电柜示意框图电动两轮车图 10 展示了电动两轮车的电路框图。电动两轮车一般采用48V蓄电池系统，车身控制模块，电机控制模块，以及喇叭、照明、显示、制动、加减速单元等。他们之间通过隔离器和接口，进行互联互通。图 10 电动两轮车示意框图本文主要介绍川土微电子数字隔离器CS817x2x产品的特点，隔离参数，以及典型应用。该产品具有较高的性价比，非常适合在400 VRMS电压以下的系统中，作为信号的隔离使用。

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川土微电子CA-IS1200/1300 的电压检测方案川土微电子CA-IS1200/1300 虽然是针对隔离电流检测而优化设计，但它们也可以被用来当作隔离电压检测。这类器件被用作单端母线电压检测时要注意。电路描述典型的隔离电压检查系统框图如图1 所示，R1 和R2 的值一般根据被检测电压大小和系统的功耗要求确定。R3 的值根据放大器的输入范围来选取。由于CA-IS1200/1300 采用全差分放大器前端结构，因而需要在VINN 端添加电阻R3’来消除输入阻抗不平衡导致的失调电压，同时需要修调由于R3(R3’)引起的增益变化。图1：CA-IS1200/1300 隔离电压检测系统框图图2 和下文将推导如果不增加电阻R3’导致的失调电压。可以通过令Vin=0 计算前端差分放大器的输出来计算失调电压。由于通常R1 和R2 的值远远大于R3，因而图2 中直接取R3 为R3 与R1+R2 的并联。图2：全差分前端输出失调电压图2 所示为CA-IS1200/1300 前端全差分放大器结构， R4=R6，R5=R7，输出共模电压被设置成1.875V。那么根据下面的方程可以计算前端输出失调电压Vos 举个例子对于CA-IS1300G25G 来说前端全差分放大器中R4=R6=12.5KΩ，R5=R7=50KΩ，当R3=158Ω时，根据上式可得Vos = 18.8mV，对系统来说这是个不可忽略的误差。通过增加R3’=R3 后可以消除输入阻抗不平衡导致的失调电压。下面将计算整个系统的电压增益，图3 所示为等效电路：图3：系统电压增益从高压输入Vin 到CA-IS1200/1300 的输出Vout 关系式如下： G0 为CA-IS1200/1300 的电压增益。上面提到的两点可以很好地消除系统的测量误差，在此基础上客户依然可以根据需要判断是否需要做进一步的系统增益和失调校准以获得更好的系统精度。

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使用隔离运算放大器构建电源环路补偿误差放大器作为开关电源中的重要器件，对开关电源环路进行补偿，开关电源的输出的精度和响应速度有着重要作用。首先将光耦+TL431 和 CA-IS3102W 进行了对比，阐述了川土微电子CA-IS3102W在开关电源应用中的优势，给出了典型应用中的一些方法和建议。 01 隔离运算放大器的应用场合及隔离开关电源工作原理隔离开关电源的基本组成： a> 功率器件：有源器件如 MOSFET、 IGBT、 SiC、 GaN 等;无源器件如二极管。 b> 磁性器件：变压器。隔离电源中变压器将输入侧(一般为高压侧)和输出侧(一般为低压侧)隔离。能量通过变压器从一侧传输到另外一侧。由于两侧地不同，从而实现隔离。 c> 控制电路：对开关电源的被控制信号进行实时监控。通过负反馈控制将目标量控制在设定值。 d> 驱动电路：电路中存在有源功率器件，这些器件开通/关断时需要瞬时释放和吸收能量，保证开关管的安全开通和关断。驱动电路也是影响开关电源转换效率的关键因素之一。隔离开关电源的工作原理： 1> 控制电路对被控量进行实时监控。如图 1 所示。控制系统对输出电压 Vo 进行监测。将 Vo 进行分压后和参考电压进行比较，且对误差信号进行放大。一般使用 Type II 或者 Type III 补偿。补偿放大信号为 COMP。 2> COMP 信号通过一定方式从隔离一侧送到另外一侧。外界使用比较多的是光耦方式，也可以使用隔离运算放大器实现。 3> 将 COMP 信号从一侧送到另一侧后，再将信号送入电源控制器。 4> 电源控制器内部转换出 PWM 信号，控制功率驱动管从而控制能量使输出电压维持在设定值。使用光耦隔离的隔离开关电源框图：在该应用中， TL431 作为基准电压源提供 2.5V 参考电压源。同时通过改变 Rc 和 Cc 实现环路补偿。由于光耦必须提供一个最小工作电流，因此 R1 作为限流电阻使用并且阻值不能太大，二次侧产生电流 i1。光耦工作时，会将二次侧电流按照一定比例(CTR)传输到一次侧并产生一次侧电流 i2。一次侧的电阻和电容网络将电流信号转化成电压信号送至隔离电源控制器，从而产生控制 PWM 信号驱动功率级。使用电容式隔离运算放大器的开关电源框图在该应用中，隔离运算放大器作为基准电压源提供 1.225V 参考电压源。同时通过改变 Z1 和 Z2 的电阻电容网络实现环路补偿。补偿后输出值 COMP 通过 OOK 将模拟信号调制成 PWM 信号，通过隔离栅后将 PWM 信号还原成模拟信号，输出为 EAOUT 和 EAOUT2，或者转化成 IOUT 电流信号。EAOUT 或 EAOUT2 作为控制信号送至隔离电源控制器，从而产生控制 PWM 信号驱动功率级。光耦和 TL431 方案和隔离运算放大器比较：表1为光耦+TL431 方案和 CA-IS3101B/CA-IS3102W 方案的比较。通过比较可知， CA-IS3101B/CA-IS3102W 方案的性能优于光耦+TL431 方案： a> 低参考电压：使用 CA-IS3101B/CA-IS3102W 可以得到更低的输出电压。 b> 基准电压稳定性：输出电压更加稳定。 c> 低基准误差：输出电压精度高。 d> 响应速度快：动态响应速度快。 e> 工作带宽：动态响应速度快。 f> 工作寿命：产品稳定性及寿命。 02 隔离运算放大器的使用隔离运算放大器增益的计算：如图 4 所示，从 FB 至 COMP 的传递函数：当改变当 Z1 和 Z2 的电阻电容网络时，可以形成不同的补偿器，具有不同的频率响应特性。图 5 为 Type I 型补偿器。该补偿器有 1 个极点，1 个零点。、图 6 为Type II 型补偿器。该补偿器有 2 个极点，1 个零点。图 7和图 8 为Type III 型补偿器。该补偿器有3 个极点，2 个零点。由于 CA-IS310x 从 COMP 到 EAOUT 的带宽为 400kHz，设计隔离开关电源时，如果开关频率比较高，则必须考虑该-3dB 带宽。计算环路时必须将此频率响应曲线添加到补偿器中。如图 9 所示。频率响应传递函数为：在实际应用中，还需要考虑反馈系统的传递函数，即从输出 VOUT 至补偿器输入 FB 的传递函数。在实际应用中，为了将输出电压调整到预定值，一般采用反馈分压电阻，因此控制环路中还必须要考虑反馈函数，反馈网络如图 10 所示，假设反馈网络传递函数为 H(s)。第一种传递函数 H(s)=1，第二种传递函数H(s) =RB/RB+RT。从输出 VOUT 补偿网络至 EAOUT 的信号传递函数 Gain_total_1(s)= Gain_op(s) ∗ Gain_Comp(s)*H(s)。从输出 VOUT 补偿网络至 EAOUT2 的信号传递函数 Gain_total_2(s)= 2.6 ∗ Gain_op(s) ∗ Gain_Comp(s)*H(s)。结合以上计算配合功率级的传递函数，就可以计算出整个系统环路所需要的补偿参数。 IOUT 引脚在系统环路控制中的应用： CA-IS3101B/CA-IS3102W 专门提供一路电流型输出 IOUT 可直接驱动。该电流将 EAOUT2 上的电流进行镜像并在 IOUT 上形成电流，以替代光耦晶体管去驱动控制器的 COMP 引脚。则从 EAOUT2 至 IOUT 的电流小信号传递函数Gm_vi(s) = – 2/Rx，从输出 VOUT 补偿网络至 IOUT 的小信号传递函数 Gain_total_3(s)= 2.6 ∗Gain_op(s) ∗ Gain_Comp(s)*H(s)* Gm_vi(s)。小结 CA-IS3101B和CA-IS3102W在隔离开关电源应用中作为反馈和补偿网络使用。分析了实际应用中常见的几种补偿网络，推导出几种补偿器的传递函数。

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自创立以来，万联芯城一直坚守着“以良心做好良芯”的理念，相继获得航顺芯片、川土微电子、先科ST、顺络电子、日电产科宝、长电科技、厚声、金升阳、日本东信工业、长江连接器等30余家国内外知名原厂的授权代理资格。万联芯坚持“一切以用户为中心”的服务理念，服务客户数超过50000家，覆盖工业控制、通信、物联网、医疗、汽车等行业。

万联芯城先后获得国家高新技术企业、深圳市电子商会“副会长单位”、深圳市电子商会“优秀...

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