性能与成本兼备，一芯简化隔离电源设计-纳芯微集成隔离电源3CH数字隔离器NIRSP31

工业系统设计中，考虑到耐高压、安全、抗噪等因素，对隔离设计的需求越来越广泛，而将信号/功率转化为隔离的方式进行传输一直是系统设计的难点之一。纳芯微作为隔离技术的引领者，一直致力于探索更高集成度、高可靠性、高性价比的隔离电源方案。本文介绍了纳芯微集成隔离电源3CH数字隔离方案，将有效助力开发者简化工业系统设计。

基于片上变压器的隔离电源方案

按照不同需求，系统中的隔离供电可划分为驱动隔离供电、采样隔离供电、通信隔离供电三个部分，其中，驱动/采样隔离供电因功率相对较大、布局相对集中，更倾向于采用变压器外置/多绕组输出的供电方案；而对于通信隔离供电，因其布局相对远离系统主功率回路，且功耗相对较低，独立隔离电源模块的形式往往更受青睐。
 
纳芯微NIRSP31采用业内领先的片上变压器技术，单芯片集成了隔离电源和三通道数字隔离器，并使用先进的LGA封装(4mm×5mm)工艺，相对于传统的独立隔离电源模块+光耦/数字隔离器的方案，极大地减小了PCB布板面积和高度，可进一步降低系统成本。
 

	隔离电源模块+3CH光耦+CAN/RS485收发器	NIRSP31+CAN/RS485收发器
方案布局	下图布局一	下图布局二
平均布板面积	1600mm2	480mm2
输入电压范围	4.5~5.5V	4.5~5.5V(NIRSP31) 3.0~3.6/4.5~5.5V(NIRSP31V)
输出电压范围	5V	5V/3.3V可选
负载调整率(Typ)	12%	0.4%
工作温度	-40~105℃	-40~125℃
输出功率@25℃	1W	400mW
输出功率@105℃	0W	400mW
使能功能	N	Y
原副边寄生电容(Typ)	20pF	2.6pF
CMTI(min)	NA	50(kV/us)
绝缘电压	1500Vdc	3000Vrms
传输速率	取决于所选光耦/隔离器	20Mbps
保护功能	短路保护	短路保护/过温保护/欠压保护

 

 

*上表中隔离电源模块参数针对某单一料号，不同物料规格存在一定差异

 

布局一

布局二

上表为NIRSP31与传统的隔离电源模块方案的详细参数对比，总结来说，NIRSP31有如下优势：
l 方案面积减少>200%
l 方案成本降低>15%
l 配置灵活，输出5V/3.3V可选
l 集成闭环控制电路，负载调整率优
l 更宽的工作温度范围(-40~125℃)，输出功率温度降额低
l 具有使能(EN)引脚，适用于低静态功耗要求应用
l 原副边寄生电容小，抗共模干扰能力强
l 3000Vrms一分钟绝缘耐压
l 集成短路保护/过温保护/欠压保护
l 全自动化封装，高可靠性，低失效率
l 相较于光耦，传输速率高，寿命长

高集成度、高可靠性、高性价比的隔离电源3CH数字隔离器NIRSP31

关键参数
l 3kVrms的绝缘耐压
l 支持单独MCU I/O电平VDDL
l 供电电压：
n VDD: 4.5~5.5V NIRSP31
3~3.6V/4.5~5.5V NIRSP31V
n VDDL: 1.8~3.6V/4.5~5.5V
l 输出：
n 80mA @5V->5V/3.3V
n 60mA @3.3V->3.3V
l 欠压保护、短路保护和过温保护
l 数据速率：20Mbps
l 传输延时：<75ns
l CMTI：±50kV/us
l 工作温度：-40~125℃
l 封装：LGA-18(4.00mm × 5.00mm)
 
应用场景
l 两轮车BMS
l 通信备电BMS
l 户用BMS
l 工业电表
l 空气断路器

工业BMS：纳芯微一站式解决方案

在工业BMS的应用中，NIRSP31可用于电池包MCU与外部ECU间的485和CAN通信隔离，无需再外加隔离电源和输出侧LDO(良好的负载调整率)，确保通信的连续性，保证系统的正常运行。
 

 

工业BMS典型框图

 
同时，纳芯微也提供工业BMS一站式解决方案，包括双向I2C隔离器 NSI8100、RS485收发器NCA3485/NCA3491、CAN收发器NCA1042/NCA1051、以及双路低边驱动器NSD1025。
 
 

NIRSP31 Demo板

隔离RS485通信Demo板 

隔离CAN通信Demo板