總述

在工業(yè)自動化與通信系統(tǒng)中，信號隔離的可靠性與傳輸效率始終是技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)光耦合器受限于傳輸速率低（通?！?0Mbps）、抗干擾能力弱（CMTI＜50KV/μS）和壽命短（＜10 萬小時）等缺陷，難以滿足高速通信與極端環(huán)境需求。芯佰微電子推出的 CBMuD120X?雙通道數(shù)字隔離器，以電容隔離技術(shù)為核心，集成 90Mbps 高速傳輸、3000V RMS 隔離電壓與 150KV/μS 共模瞬態(tài)抑制能力，重新定義工業(yè)級數(shù)字隔離標準，為 RS232 通信、馬達控制、電網(wǎng)保護等場景提供 “抗擾、高效、低耗” 的國產(chǎn)化解決方案。

二、行業(yè)痛點：工業(yè)通信隔離的三大核心挑戰(zhàn)

在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，信號隔離面臨多重技術(shù)瓶頸，直接制約系統(tǒng)穩(wěn)定性與性能提升：

1、高頻電磁干擾抑制不足

工業(yè)現(xiàn)場的變頻器、電機啟停、射頻設(shè)備等產(chǎn)生強電磁噪聲，傳統(tǒng)光耦合器共模瞬態(tài)抑制能力（CMTI）普遍低于 50KV/μS，難以抵御高頻干擾，進而引發(fā)信號傳輸誤碼率的顯著升高，以及系統(tǒng)可靠性的大幅下降。

2、傳輸延遲與帶寬限制

傳統(tǒng)光耦和部分磁隔離器件傳輸速率受限（通常≤10Mbps），傳輸延遲超過 100ns，無法滿足 PROFINET、CAN FD 等高速總線對實時性的要求，在工業(yè)機器人、精密控制等場景中易引發(fā)指令滯后或數(shù)據(jù)失真。

3、傳統(tǒng)隔離器件寬溫域性能衰減

光耦合器、早期磁隔離器件等傳統(tǒng)技術(shù)在極端溫度下性能穩(wěn)定性不足：光耦的 LED 發(fā)光效率在 - 20℃以下下降超 30%，+85℃以上長時間運行可能導(dǎo)致光衰加劇；部分磁隔離器件受溫度影響出現(xiàn)磁導(dǎo)率波動，導(dǎo)致隔離性能漂移。這類器件難以滿足工業(yè)自動化設(shè)備在 - 40℃~+85℃寬溫域環(huán)境下的長期可靠運行需求，而現(xiàn)代工業(yè)場景（如戶外基站、北方工廠、高溫生產(chǎn)車間）對寬溫穩(wěn)定性的要求日益嚴苛。

三、產(chǎn)品破局：CBMuD120X 電容隔離技術(shù)如何破解工業(yè)通信難題

CBMuD120X是高速2通道數(shù)字隔離器，采用高性能電容隔離技術(shù)。它們的最大信號傳輸速率可達90Mbps，具有小的脈寬失真。這些隔離器能夠承受高達3000V RMS的隔離電壓，并滿足常規(guī)的測試規(guī)范（UL標準），適用于工業(yè)控制信號傳輸、電網(wǎng)繼電保護裝置、隔離電源控制等多種應(yīng)用。

在RS232通信中，雙通道數(shù)字隔離器CBMuD120X用于實現(xiàn)控制器與RS232收發(fā)器之間的電氣隔離，從而提高抗干擾能力。它通常被放置在MCU和RS232收發(fā)器之間，以實現(xiàn)系統(tǒng)間的隔離。

CBMuD120X應(yīng)用框圖

CBMuD120X產(chǎn)品特性?

• 5V—5.5V 供電
• 隔離電壓為 3000V RMS
• 共模瞬態(tài)抑制 CMTI 高至 150KV/uS
• 1V 欠壓保護
• 最大信號傳輸為 90Mbps

CBMuD120X產(chǎn)品優(yōu)勢?

• 高共模瞬態(tài)干擾抑制能力：能夠有效抵御外部電磁場環(huán)境的干擾，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。在復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境中，這一特性對通信系統(tǒng)而言尤為關(guān)鍵，它能有效減少外部干擾引發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸誤差和系統(tǒng)失效問題。
• 高速傳輸：最大信號傳輸速率可達 90Mbps，傳輸延遲低至 10ns，脈寬失真低至 5ns，能夠滿足高速數(shù)據(jù)通信的需求。因此，它非常適合應(yīng)用于對數(shù)據(jù)傳輸速度有高要求的場景，例如高速串行通信接口及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。
• 低功耗：工作電流小，在信號數(shù)據(jù)速率相當(dāng)?shù)那闆r下，其功耗只有光耦合器的 1/10 至 1/6。對于電池供電的設(shè)備或需要長時間運行的系統(tǒng)，低功耗特性有助于延長設(shè)備的續(xù)航時間。
• 雙通道設(shè)計：提供兩個隔離通道，可以實現(xiàn)雙向通信，增加了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。在一些需要同時進行多個信號隔離傳輸?shù)膽?yīng)用中，雙通道設(shè)計可以減少器件的使用數(shù)量，簡化電路設(shè)計。
• 寬電源電壓范圍：支持5V - 5.5V 的供電電壓，能夠適應(yīng)不同系統(tǒng)的電源需求，方便在不同電壓環(huán)境下使用。
• 高隔離電壓：具有高達 3000Vrms 的隔離電壓，能夠有效地隔離系統(tǒng)中的高電壓和低電壓部分，提供安全保障，防止高壓對低壓電路造成損壞。
• 封裝多樣且體積小巧：采用 SOIC8_150MIL 等封裝形式，尺寸小巧，便于在有限的空間內(nèi)集成，適合各種電路板設(shè)計和安裝場景。
• 兼容性好：管角兼容 ADUM120X 系列，方便用戶在進行產(chǎn)品升級或替換時，無需對電路設(shè)計進行大的改動。

CBMuD120X產(chǎn)品應(yīng)用

工業(yè)控制：

• 信號傳輸：在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，CBMuD120X可用于各種傳感器與控制器之間的信號傳輸。其高共模瞬態(tài)干擾抑制能力能夠有效抵御工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，保證信號的穩(wěn)定性和準確性。例如，在工廠生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，各類傳感器收集的溫度、壓力、位置等數(shù)據(jù)需精確傳遞給控制器進行處理，CBMuD1201能有效保障這些數(shù)據(jù)在復(fù)雜電磁環(huán)境中的穩(wěn)定傳輸。
• 馬達控制：對于工業(yè)馬達的控制，CBMuD120X可以實現(xiàn)控制信號與馬達驅(qū)動電路之間的電氣隔離，防止高電壓或干擾信號對控制電路造成損壞。同時，其卓越的高速傳輸性能充分滿足馬達控制對實時響應(yīng)的需求，確保馬達能夠迅速響應(yīng)并實現(xiàn)精準控制。

電力系統(tǒng)：

• 電網(wǎng)繼電保護裝置：在電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置扮演著保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵角色。CBMuD120X被廣泛應(yīng)用于繼電保護裝置內(nèi)部不同電路模塊間的信號隔離與傳輸，有效提升了系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。例如，在電流檢測、故障判斷等環(huán)節(jié)，CBMuD120X可以確保信號的準確傳輸，避免因干擾導(dǎo)致的誤動作或拒動。
• 太陽能逆變器：太陽能逆變器是將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的關(guān)鍵設(shè)備。CBMuD120X可用于逆變器的控制電路與功率電路之間的隔離，防止高電壓和大電流對控制電路的影響。同時，數(shù)字隔離器的低功耗特性有助于降低逆變器的整體能耗，從而提高能源轉(zhuǎn)換效率。

通信設(shè)備：

• 替代光耦：在一些通信設(shè)備中，傳統(tǒng)的光耦合器可能會受到體積、成本等因素的限制。CBMuD120X可以作為光耦合器的替代品，實現(xiàn)數(shù)字信號的隔離傳輸。其體積小巧、性能穩(wěn)定可靠，無需外部驅(qū)動器和其他分立器件，從而簡化了電路設(shè)計流程，進一步降低了整體成本。
• 數(shù)據(jù)傳輸接口：在通信設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸接口部分，CBMuD120X可以提供高速的數(shù)字信號隔離傳輸，確保數(shù)據(jù)在不同模塊之間的可靠交換。例如，在串行通信接口、以太網(wǎng)接口等場景中，CBMuD120X可以發(fā)揮重要作用。