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【為了系統穩定＆人身安全，隔離是必須的！】

人機交互、智慧化技術，正在快速改變著工業場景。借助被大量部署在各個工業場景的電子系統，來自感測器的資料，雲端的指令，協調著生產製造過程，極少需要人工干預。年前在討論馬達控制的貼文中，我們曾提到「隔離」對於荷包及人身安全的重要性。今天，就來進一步了解為何需要這麼做。

工業中常用的現場可編程控制器 (PLC) 是典型 24V 系統，但其核心部分卻工作在 5V 電壓以下；現代製造業需要大量大功率馬達，為保障人身安全，這些工作在 600V 電壓下的設備，其控制端會安放在遠離馬達的地方，以長距離的通訊和控制電纜連線；例如，電梯內的控制器局域網 (CAN) 匯流排、捷運、輕軌等交通設施的訊號控制等領域。越來越多的應用場景需要隔離器件，以便在高溫、高雜訊等惡劣環境安全傳遞功率和訊號並保障系統的可靠度。

汽車電子亦然。以往，車內很多電子設備沒有配備隔離器件；現在，隨著新能源汽車和車內電子系統的快速發展，製造商為保證汽車中越來越多的電子系統可靠運轉，要求設計人員在任何不同電壓域之間工作的子系統都需要配備隔離設備，如：汽車電池管理系統 (BMS)、電動汽車引擎驅動、車載電池充電器 (OBC)、DC/DC 車載能源電池包、高壓變低壓的 DC/DC 變換器等，帶動隔離器件需求；而使用二氧化矽 (SiO2) 介質的隔離器產品，擁有眾多優勢。

它的介電強度可達到 500Vrms/μm，不僅遠超光電隔離器件材料的 20Vrms/μm，也超過常見變壓器的 300Vrms/μm，同時體積大幅縮小、且受溫度變化影響小；預期壽命為 135 年，為工廠自動控制、電網基礎設施、鐵路運輸及電機驅動應用提供隔離保障。此外，集成更高匯流排故障保護、共模暫態抗擾度 (CMTI) 和更低電磁輻射隔離功能的收發器，可提供更快的通訊速度及更好的低壓電路保護，還可提升工業應用及混合動力汽車和純電動汽車 (HEV/EV) 的通訊輸送量。

延伸閱讀：
《德州儀器：工業和汽車對隔離技術需求正旺》
http://compotechasia.com/a/tactic/2018/1113/40381.html

#德州儀器TI #ISO224 #ISO1042 #ISO1042-Q1

#通訊 #航太 #數位隔離器isolator #光耦合器optocoupler #序列週邊介面SPI

【絕緣隔離，讓高速傳輸更純粹且安全】

在典型的工業應用中，單通道數位光耦合器 (optocoupler) 常用於隔離高速匯流排；而內嵌變壓線圈、並以聚醯亞胺 (Polyimide, PI) 作為絕緣材料的數位隔離器，具有適用溫度廣、耐化學腐蝕、高強度等優點，可取代光耦合器、為數位電源與資料做必要的隔離，以最佳化序列週邊介面 (SPI) 通訊系統。另估算工業 CMOS 光耦合器的最大 SPI 時脈速率之重要時序參數包括：最大資料速率、最大傳播延遲 (tpISO)、最大脈寬失真 (PWD) 和最大器件間的傳播延遲偏斜 (tPSK)。更多資訊：analog.com/interface 及 analog.com/ADEF。

演示視頻：
《ADI──航空隔離：保護關鍵的信號路徑》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2017/0527/35493.html

#亞德諾ADI #SPIsolator #isoPower #iCoupler #ADuM315x

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【數位隔離器，扼阻 EMC 暫態威脅的好鄰居】

當儀表、製程控制、工業自動化、馬達和電力控制以及醫療等感測器輸出訊號，傳送到可以處理和分析這些訊號的中央控制器時，這類系統會針對分析所得結果與使用者輸入進行優化。為了使用者介面的安全性，並防止暫態 (transients) 的從源耦合 (coupled from the sources)，必須建立「電流隔離」(galvanic isolation)機制——身處惡劣工業環境尤其迫切需要，例如，電焊機或病人監護儀這種必須在去纖維顫動 (defibrillation) 期間動作的精密機械手臂。

在進行系統的設計時，必須考慮電磁相容性 (EMC) 要求；當產品要銷售到歐盟時，需獲得 CE 標章，而銷售到美國的產品則需要有 FCC 的分類認證。要獲得這些認證，必須讓產品系統通過一整套的 EMC 測試，分為兩個領域：抗擾 (immunity) 和放射 (emission)；前者可從傳導抗擾、輻射抗擾、暫態 (transients) 抗擾和容錯能力來看，後者可進一步分為傳導 (conducted) 放射和輻射 (radiated) 放射，不同類別都有相對應的系統標準存在。

在工業和醫療系統環境中，傳導型和輻射型的放射須符合 EN55011、EN55022、或 FCC Part-15 等標準規範；另傳導抗擾度須符合 IEC61000-4-6、輻射抗擾度須符合 IEC61000-4-3。暫態可分為三個類別：ESD (靜電放電) 標準 IEC61000-4-2、EFT (電氣快速暫態) 標準 IEC61000-4-4，以及 surge (突波) 標準 IEC61000-4-5。在專案一開始就導入 EMC 設計，對於減少後續電路板重複設計非常重要，減少設計時間及專案成本。

電流隔離屏障 (galvanic isolation barrier) 可允許資料的流通，同時又阻檔掉電流。傳統採用光學方法相當耗電，且由於具有光發射源，此類產品有壽命侷限；新興「數位隔離器」(digital isolator) 可透過跨越隔離屏障的不同耦合元件來實現，有感應或電容式耦合兩種，採用聚酰亞胺 (polyimide) 或 SiO2 絕緣材料，產品壽命較長且功耗較低，在處理 EMC 暫態威脅上效果極佳。然需留意，數位隔離器應維持「睦鄰」原則，不產生噪音來擾亂臨近元件。

延伸閱讀：
《使用數位隔離器應戰EMC (電磁相容性) 挑戰》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/0813/32910.html
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