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- 온칩 dc-dc 컨버터 탑재된 Si88xx 아이솔레이터 공장자동화, 태양광 인버터, 배터리 관리 등 산업용 애플리케이션 타깃

산업 자동화용 디지털 아이솔레이터 및 전력 제품 전문 기업인 실리콘랩스(Silicon Labs, 지사장 백운달)는 신호 및 전력 절연을 위한 통합적이고, 고집적 솔루션을 제공하도록 설계된 고속, 다채널 디지털 아이솔레이터 제품군을 출시했다. 실리콘랩스의 새로운 Si88xx 아이솔레이터는 78% 효율성을 제공하는 통합형 dc-dc 컨버터가 탑재되어 있으며, 최대 2W의 전력을 공급하며 매우 낮은 EMI(electromagnetic interference) 및 노이즈에 대한 높은 내성을 제공한다. Si88xx 제품군은 시스템 비용을 줄여줌과 동시에 시장 출시 시점을 앞당길 수 있도록 하며, 공장 자동화, 공정 제어, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 태양광 인버터, 자동차 배터리 관리를 포함해 가혹하고 노이즈가 많은 동작 환경에서 애플리케이션 신뢰성을 향상시킨다.

실리콘랩스의 Si88xx 아이솔레이터 제품군은 산업 자동화에서 플러그앤플레이(plug-and-play) 절연형 전원공급장치에 대한 필요를 충족시킨다. 개발자는 어떠한 바탕도 없는 상태로부터 절연형 전원 공급장치를 자주 설계해야 하는데, 이는 시간이 많이 소요되고, 헛되면서도 수많은 개별 부품이 요구되는, 많은 비용이 드는 과정일 수 있다. 개별 부픔으로 만들어지는 전력 절연 솔루션은 FET(field-effect transistor), 컨트롤러, 단일 채널 아이솔레이터 또는 옵토커플러와 기타 부품들이 통상적으로 사용되는 상황이다. 이와는 대조적으로, 다중 채널 Si88xx 아이솔레이터에 기반한 설계는 한 개의 소형 페라라이트 코어(ferrite core) 트랜스포머와 소수 개별 수동 소자만을 요구한다. Si88xx 아이솔레이터에 기반한 솔루션은 궁극적으로 여러 번의 설계 반복을 필요 없게 하고 BOM(bill-of-materials) 비용과 설계 복잡도를 줄이면서 노이즈 내성 및 전력 효율성은 향상시킨다.

Si88xx 디지털 아이솔레이터는 1차측 전력을 공급받아 최대 2W의 절연 전력을 2차측에 공급한다. 아이솔레이터는 전파 지연이 거의 없고 지터 현상도 없는 뛰어난 타이밍 특성을 갖춘 최대 4개의 고속 디지털 절연 채널을 제공하여, 고전압에서 더 긴 시스템 수명을 실현시킨다. 이러한 신호 절연 특성들은 장기적인 성능 유지를 요구하는 산업 자동화, 배터리 관리 및 모터 제어를 위해 시스템 설계 개발자에게 매우 중요하다. 저전력의 고속 Si88xx 디지털 절연 채널은 옵토커플러를 포함하는 기존 절연 기술과 비교할 때, 실질적인 데이터 속도, 전파 지연, 신뢰성 관점에서 우수한 장점을 제공한다. Si88xx 제품군은 최고 100 Mbps의 데이터 속도를 지원하며, Si8xx는 23 ns에 불과한 전파 지연을 달성한다.

Si88xx 아이솔레이터는 실리콘랩스의 이미 검증되고 특허 받은 디지털 아이솔레이터 기술과 최대 2W의 피크 출력 전력 레벨에서 3.3 V 또는 5.0 V (또는 외부 부품 사용시 5 V 이상)의 정제된 출력 전압을 제공하는 온칩 절연형 dc-dc 컨버터를 통합했다. 강건한 dc-dc 컨버터 아키텍처는 페리라이트 코어 절연 트랜스포머와 함께 구성되며, RS-485 또는 CAN 트랜시버, 마이크로컨트롤러, ADC(analog-to-digital converter)와 같은 기타 부품뿐 만 아니라 2차측 아이솔레이터에 전력 공급을 위해 충분한 전력을 제공한다. dc-dc 컨버터는2차측 감지와 외부 보정을 포함한 컨트롤러로의 피드백을 가진 수정된 플라이백 아키텍처를 기반으로 한다. 전력 스위치는 전력 손실을 최소로 하기 위하여 ZVS(zero voltage switching) 기법을 사용할 뿐 만 아니라 EMI 감소를 위한 디더링(dithering) 기법도 이용한다.

Si88xx 아이솔레이터는 돌입 전류 방지 기능을 제공하는 소프트스타트(soft-start) 기능이 내장되어 있으며, 주기별(cycle-by-cycle) 전류 제한 기능, 발열 검출/셧다운 기능을 포함해 다양한 안전 기능들을 통합했다. 통합된 dc-dc 컨버터는 2차 감지 및 피드백 신호 기능이 내장되어 있어, 추가적인 옵토(opto) 피드백 경로에 대한 필요성을 없애주면서 더 우수한 시스템 안정성을 위해 알맞은 라인 및 부하 조절 기능을 실현시킨다. dc-dc 컨버터는 셧다운 옵션과 개발자의 개별 애플리케이션 요건을 맞출 수 있도록 EMI 프로파일을 미세 조정할 수 있도록 사용자 조절이 가능한 스위칭 주파수의 특징도 제공한다.

실리콘랩스의 아날로그, 전력, 센서 제품을 담당하는 로스 사볼시크(Ross Sabolcik) 부사장 겸 총괄 매니저는 “신제품 Si88xx 제품군은 더 높은 채널 수 밀도와 함께 신호 및 전력 절연을 모두 요구하는 까다로운 애플리케이션에 실리콘랩스의 디지털 아이솔레이터 기술이 보유한 뛰어난 EMI 성능, 고속 데이터 속도, 신뢰성을 제공한다”면서 “Si88xx 디지털 아이솔레이터는 산업 시스템 개발자들에게 통합형의 플러그앤플레이 솔루션을 제공해, 개발자들의 전원 공급장치 애플리케이션을 획기적으로 간단하게 하면서 장기간 성능과 신뢰성이 보장되게 한다”라고 말했다.

제품가격 및 공급정보
Si88xx 디지털 아이솔레이터의 샘플과 생산 수량은 20핀 WB SOIC 패키지로 현재 이용할 수 있다. 주문에 대한 옵션은 dc-dc 컨버터 기능 선택, 절연 채널 구성, 오류방지 모드에 대하여 선택할 수 있다. 모든 Si88xx 제품들은 UL, CSA, VDE 및 CQC으로 인증을 받았다. Si88xx 제품군은 10,000개 수량 기준으로 2.42달러(USD)로 책정되었다. 개발자들이 Si88xx 아이솔레이터의 성능을 평가할 수 있도록 지원하기 위해, 실리콘랩스의 Si88xxxISO-KIT 평가 킷은 현재 29달러(USD MSRP)로 이용할 수 있다. 실리콘랩스의 Si88xx 디지털 아이솔레이터에 대한 상세 내용과 샘플 및 개발 툴 구매에 대한 정보는 www.silabs.com/Si88xx에서 확인할 수 있다. .