<span style='color:red'>荣湃半导体</span>| 一文带你理解隔离通信电路的数字隔离器默认电平选型
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荣湃半导体| 一文带你理解隔离通信电路的数字隔离器默认电平选型

　　随着工业控制自动化、智能化进程的不断深入，工控设备、智能终端等装置在低负载或待机状态下的功率消耗日益受到行业关注，并逐渐成为衡量产品能效水平与技术先进性的重要指标之一。在“双碳”目标及绿色制造理念的推动下，降低待机功耗不仅有助于企业节约运营成本，也是响应节能环保政策、提升产品市场竞争力的关键举措。未来，随着能效标准的日趋严格和用户对可持续性要求的提高，低待机功耗设计将成为工控与智能终端领域的重要发展趋势之一。　　为了避免数字隔离器在输入侧供电丢失时、另一侧的输出端口输出电压不确定导致通讯电路异常，数字隔离器都设计了默认电平功能，可以根据型号选定为高电平或者低电平。一般来说，当数字隔离器的输入端口电压和默认电平吻合时，数字隔离器的电流消耗最低;若输入电平和默认电平相反，数字隔离器的电流消耗就会增加。数字隔离器作为必要的通讯隔离器件，在设备待机时也必须工作、准备传输数据，必然会消耗一部分功率。通过适当的选型和增加部分外围电路器件，可以显著降低数字隔离器在通讯电路处于空闲状态时的电流消耗。本文将从UART、CAN、SPI、RS-485这几种常见的通讯协议入手，解析数字隔离器默认电平的选型方法。　　图 1 隔离式 UART 通讯电路示意图　　UART协议中规定：UART数据帧的起始位总是1位的逻辑0(即低电平)，而数据帧的结束位则是1~2个位的逻辑1(高电平)。所以，物理层的发送-接收信号线在非传输状态时需要保持为高电平，直到有信号需要传输时才切换为低电平。为了满足UART空闲时需要保持为高电平这一特性，使用数字隔离器直接隔离UART物理层的逻辑信号时，需要采用默认电平为高电平的芯片。建议选用Pai122M41-SR。　　图 2 隔离式 CAN 通讯电路示意图　　在ISO11898标准中，规定了CAN总线差分电压小于0.5V时，总线处于隐性状态;当隐性状态持续超过11位的时间长度之后，总线即为空闲。通过查阅CAN收发器的真值表可知，常见的CAN收发器，在CANH、CANL引脚均处于隐性时，TXD、RXD的电位都是高电平。在隔离式CAN通讯电路中，数字隔离器处在MCU和CAN收发器之间，所以数字隔离器的输出默认电平应和CAN收发器保持一致。所以在隔离CAN通讯电路中应选用默认电平为高电平的数字隔离器，建议使用Pai122M61-W5R。　　图 3 隔离式 SPI 通讯电路示意图　　SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)协议则更为复杂。在SPI中，决定SCK时钟信号线物理层工作方式的是时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数。CPOL参数设置为0时，时钟信号低电平为空闲状态;反之空闲状态则为高电平。CPHA参数设置为0时，在时钟信号第一个边沿采样;反之则在第二个边沿采样。这两个参数均可以被设置为0或1，所以SPI协议可以定义出四种不同的通讯模式。同时，SPI的片选(CS，Chip select)信号通常为低电平有效。可以通过下面这个表格来确定如何选择合适的数字隔离器。　　图 4 隔离式 RS-485 通讯电路示意图　　半双工模式的RS-485通信中，总线上的每个节点都需要单独控制自己节点RS-485收发器的使能端口(接收使能RE和发送使能DE)才能正确收发数据。　　通常来说，当某一节点处于空闲、不需要向外发送数据时，必须将RS-485收发器A、B总线引脚置为高阻态(即进入总线侦听模式)，避免抢占总线、干扰其他节点通信;同时，当总线处于隐性、空闲时，RS-485收发器的RXD输出信号为高电平，用于指示MCU当前总线处于空闲状态;RS-485收发器的TXD输入信号脚内部一般为上拉、默认电平为高。　　根据以上特性，在理想的情况下，用于控制RS-485收发器RE、DE引脚的信号应为默认低电平;但是用于发送、接收数据的信号应为默认高电平。如果选用默认低电平的隔离器，会导致有两个通道在通信电路空闲时也处于工作状态，增加了电路的电流消耗;若选用默认高电平的隔离器，当VMCU不上电、但是V485上电时，使能信号为高电平、485收发器会占用总线，影响总线其他节点正常收发数据，存在冲突。只需要在数字隔离器输出端口到RS-485收发器使能端口之间增加一个电位反相电路，就可以解决默认电平冲突问题。　　和图5所示的传统隔离RS-485通讯电路相比，图6所示的新电路在RE、DE控制信号线上增加了一级由上拉电阻和下拉三极管组成的反相器。当VMCU不供电、V485供电时，Pai131S71R的VOA输出为高电平，此时三极管导通、RE、DE引脚被下拉至低电平，A、B输出为高阻态;同时，VIC、VOB均为高电平，与Pai131S71R的默认电平相同。反相器电路的上拉电阻可以根据实际通讯的速率继续调大阻值、降低电流消耗。　　不同的通讯协议需要的默认电平不同，有些需要高电平、有些需要低电平。和光耦相比，数字隔离器具有高速率、低延时、低静态功耗的特点。虽然数字隔离器的默认电平相对固定，但是通过选择合适的型号、增加一些外围电路，同样可以显著降低隔离通讯电路的静态功耗，降低设备的待机电流，助力工控行业绿色化发展。
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发布时间：2026-03-26 09:59 阅读量：389 继续阅读>>
一文带你了解<span style='color:red'>荣湃半导体</span>“光MOS”产品大家庭
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一文带你了解荣湃半导体“光MOS”产品大家庭

　　光MOS,也称光继电电路(PhotoMOS),是一种采用MOS管作为输出元件的光电耦合型半导体继电器。其由LED光源与光电二极管阵列组合构成，通过光电转换将光信号转换为MOS管栅极驱动信号，实现输出端无触点开关控制，主要应用于通信设备、测量仪器、医疗设备及工业机械的负载控制领域。　　相比于机械继电器，光MOS产品具有无机械磨损、长寿命、高速开关等特性，支持高频动作与小型化设计。但光MOS本质上属于光电耦合器件，具有以下显著缺点：　　温度敏感性强，工业和汽车高温环境(如85℃以上)易出现电流传输比(CTR)下降，导致信号丢失;　　寿命有限，LED存在光衰问题，长期使用(5年以上)可靠性下降。　　正是由于耐高温和光衰老化问题，光耦器件很少被用于汽车应用中。直到新能源汽车BMS发展，光MOS产品在当时才不得不应用在高压绝缘检测电路中。虽然作为车规产品应用其高温特性和寿命问题持续有所改善，但其固有的本质属性问题无法从根本上得到解决。　　为了从根本上解决以上问题，荣湃半导体陆续推出了基于磁隔和容隔技术的高压隔离开关产品。虽然荣湃半导体推出的高压隔离开关产品与光MOS在原理上完全不同，但为了应用延续性和市场可接受度，仍称为“光MOS”产品。表 1 荣湃半导体光 MOS 产品系列　　Pai8558EQ　　Pai8558EQ是荣湃半导体推出的第一款光MOS产品，其采用平面变压器隔离高压干扰，原副边线圈间填充聚酰亚胺(临界击穿场强0.3MV/cm)。通过AEC-Q100车规认证和VDE0884-17加强绝缘认证，已在客户端大批量出货。　　Pai8559EQ　　Pai8559EQ是在Pai8558EQ的基础上，将副边侧耐压能力从1500V提升到1700V，满足系统高压不断增大的应用场景。　　Pai8558Q　　为了改善电磁干扰(EMI)性能，特别是满足日趋严格的辐射干扰(RE)标准测试，荣湃半导体推出了基于电容隔离技术的光MOS产品Pai8558Q，其原副边耐压仍可达5000Vrms，通过VDE0884-17基本绝缘认证。详细的EMC测试结果可通过相关渠道向荣湃半导体销售工程师咨询。　　图1是典型的以车身地作为参考地的绝缘检测方案，其中Risop是等效的高压电池正端到车身地的绝缘阻抗，Rison是等效的高压电池负端到车身地的绝缘阻抗。S1和S2是高压隔离开关，分别串在正端和负端电阻分压网络上，可以选用荣湃半导体推出的光MOS产品。电阻R1~R4是电阻分压网络，得到合适的电压给到ADC进行采集。通过S1和S2间隔开关切换，可以通过ADC读到不同的电压，联立方程组，即可计算得到绝缘等效阻抗Risop和Rison。图 1 以车身地作为参考地的绝缘检测原理图　　国际标准《ISO 6469-3:2021 Electrically propelled road vehicles — Safety specifications Part 3: Electrical safety》以及国家标准《GB/T 18384.3-2015 电动汽车 安全要求 第3部分：人员触电防护》规定的耐压测试要求如下：　　将控制器所有高压连接器Pin脚连接在一起，将所有低压连接器Pin脚连接在一起，在高压和低压Pin脚之间施加频率为50Hz~60Hz的(2U+1000)V(rms)的交流测试电压，或者等效的直流测试电压，持续时间1min，如图2为标准的控制器耐压测试示意图。　　图 2 标准的控制器耐压测试示意图　　譬如对于500V高压电池系统，施加的交流测试电压即为2000Vrms，或者直流电压2828V;同样地，对于800V高压电池系统，施加的交流测试电压即为2600Vrms，或者直流电压3676V。为了满足耐压测试，系统应用中常需要在高压与低压地之间串入干簧继电器，用以保护光MOS器件，如图3中的干簧继电器S3。图3 采用干簧继电器作为保护的绝缘检测示意图　　此外，在高压储能应用中，电池电压越来越高，1200V和1500V高压电池系统越来越普遍，原先1500V及1700V的光MOS产品已不再适用。　　在以上两个背景下，荣湃半导体果断推出了副边耐压3300V的光MOS产品Pai855AEQ。这款3300V光MOS产品给方案设计带来极大的系统优势：　　新能源汽车500V或800V应用：因为该产品可承受耐压测试，不再需要干簧继电器，系统成本更低、可靠性更高。可参照表2使用荣湃半导体光MOS产品进行硬件配置。　　1200V以上的高压储能应用：使用Pai855AEQ作为绝缘检测开关管，对应图3中的S1和S2。　　当然，光MOS产品还广泛应用于电池管理系统高压采样电路中，以降低整车漏电流。基于对新能源汽车高压采样和绝缘检测应用的理解，荣湃半导体还将继续完善“光MOS”产品矩阵，即将推出新家庭成员，敬请期待。
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发布时间：2026-02-03 10:22 阅读量：534 继续阅读>>
帝奥微拟购买<span style='color:red'>荣湃半导体</span>100%股权！
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帝奥微拟购买荣湃半导体100%股权！

　　10月20日，江苏帝奥微电子股份有限公司(简称“帝奥微”)发布公告称，公司拟通过发行股份及支付现金的方式购买董志伟等16名荣湃半导体(上海)有限公司股东所持荣湃半导体100%股权，同时拟向不超过35名符合条件的特定投资者非公开发行股票募集配套资金。　　本次交易完成后，公司将直接持有荣湃半导体100%股权。公司股票将于2025年10月21日开市起复牌。　　公告显示，本次募集配套资金拟用于支付本次交易的现金对价、相关税费、中介机构费用、标的公司项目建设以及补充上市公司和标的公司流动资金、偿还债务等，具体用途及金额将在重组报告书中予以披露。　　据了解，帝奥微是一家在集成电路设计领域深耕的知名企业，专注于高性能模拟芯片的研发、设计与销售。其产品线丰富，涵盖信号链模拟芯片与电源管理模拟芯片，广泛应用于汽车电子、机器人、消费电子、通讯与计算、工控及医疗等多个行业。公开资料显示，帝奥微的产品型号多达2000余款，2024年的销量已突破10亿颗，市场占有率持续攀升。　　荣湃半导体专注于高性能、高品质模拟芯片的设计、研发与销售，产品包括数字隔离器、隔离接口、隔离驱动、隔离采样、光MOS等系列产品，应用于汽车电子、工业控制、新能源、智能电表、智能家电等众多领域，凭借独创的电容智能分压技术(iDivider技术)，获得多项隔离领域发明专利，实现了国产隔离芯片的突破。　　帝奥微表示，公司和荣湃半导体同属于模拟芯片设计行业。公司可通过本次交易迅速布局隔离器产品品类，并通过快速应用、吸收、转化标的公司成熟的专利技术和研发资源，升级公司产品矩阵，快速扩大公司的产品品类，进一步扩大竞争优势，为更多下游客户提供更为完整的解决方案。　　同时，荣湃半导体在汽车电子、工业控制等众多领域积累的丰富的客户资源，对公司的客户结构是有益的补充，公司可以充分共享上述客户资源，为更多应用领域客户提供各类高性能模拟芯片产品，提高客户覆盖广度和深度，显著提升市场综合竞争力。　　本次交易完成后，荣湃半导体将成为上市公司的全资子公司，上市公司在资产规模、营业收入、净利润等各方面预计将有所提升，有助于增强上市公司的可持续发展能力和盈利能力，给投资者带来持续稳定的回报。
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发布时间：2025-10-23 13:35 阅读量：697 继续阅读>>
<span style='color:red'>荣湃半导体</span>：隔离式I2C接口在SMBus总线中的应用
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荣湃半导体：隔离式I2C接口在SMBus总线中的应用

　　什么是SMBus?　　System Management Bus，简称为SMBus，是一种两线制式的通信接口协议，广泛应用在低功耗、低速率的系统通信。其数据线(Data)可以支持单线双向通信，挂载在SMBus上的芯片之间无需单独拉信号线，互相通信非常方便。　　SMBus协议是在I2C协议的基础上制定的，因此两者在物理层和工作原理上具有很高的相似性，仅在部分电气参数上略有不同。　　荣湃半导体此次全新推出的隔离I2C Pai220N61-W5R采用了紧凑的宽8封装设计，与传统的 WB SOIC-16 封装相比，显著减小了占用面积，更加节省空间，同样适用于SMBus总线，为其提供可靠的电气隔离解决方案。　　目前已上市的 I2C 系列产品提供两种封装类型，分别为 NB SOIC-8 和 WB SOIC-16，满足不同应用场景的需求。　　前文提到，SMBus是基于I2C来设计的，所以它的硬件电路在绝大多数情况下都和I2C硬件电路兼容，但是也有少数情况是不兼容的。在SMBus的参数规格白皮书中，附录B专门指出了SMBus和I2C的差异之处。本文汇总罗列如下：　　直流参数差异：　　通信速率对比：　　荣湃隔离式I2C Pai22xN系列产品最高支持2MHz，可以完全兼容SMBus与I2C的通信速率要求。　　由于I2C器件的IO均为开漏(Open-Drain)设计，其只能提供下拉能力，上拉能力由外部的上拉电阻提供。实际使用时只要保证上拉电阻连接到器件的VDD，就能满足SMBus的逻辑电平需求。　　总结　　SMBus的物理层定义与I2C协议接近，荣湃全新推出的Pai220Nx1隔离式I2C接口器件能够完整兼容SMBus的使用。　　产品型号表：
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发布时间：2025-03-03 14:56 阅读量：1219 继续阅读>>

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