S novinkami od Texasu vám již teplota „nezavaří“

Některá zapojení si v elektronice dokážeme bez přítomnosti galvanického oddělení jen stěží představit. Jenže ani pořádná izolační bariéra sama o sobě nestačí, pokud do hry začnou vstupovat i další vlivy.

48V HEV topí víc

Integrované obvody zajišťující pro číslicové signály funkci galvanického oddělení jsou mezi námi již řadu let a jejich nabídka neustále roste. Nebude však sama, zvláště když uvážíme náročné okolní podmínky a zvyšující se teplotní zatížení, které ostatně provází celý automobilový průmysl [1]. Co se pak stane v případě, kdy teplota u takové součástky překročí provozní limity? Zhorší se pouze parametry sledované v časové oblasti, nebo komunikace napříč bariérou ustane nadobro? U klíčových systémů je přece něco podobného naprosto vyloučené!

Jak tedy zabezpečit přenos dat i ve vypjatých situacích? Jako první se logicky nabízí standardní způsoby chlazení – ať již s využitím vzduchu, nebo např. vhodné tekutiny s cílem vrátit teplotu do patřičných mezí. Na tom by ještě nebylo nic špatného, pokud ovšem nezačnete najednou zabírat více místa a zvyšovat přitom celkovou hmotnost, stejně jako náklady. Co kdyby se ale nad stejnou otázkou zamyslel již sám výrobce obvodů a dodatečného břemene nás zbavil právě on?

Ve společnosti Texas Instruments tak učinili a přišli v březnu s vůbec prvním obvodem pro oddělení digitálních signálů, který bude poplatně standardům AEC-Q100 odolávat ve třídě 0 provozním teplotám okolí až do +150 °C [2]. Pravda, pro řadu aplikací ze světa pohybujícího se na čtyřech kolech mohou stále dobře vyhovovat i prvky třídy 1 s předpoklady pro spolehlivou činnost od –40 °C až do +125 °C, např. obvody ISO7741-Q1.

Jenže v prostředí hybridních vozidel může teplota rychle narůstat a při ochraně nízkonapěťových zapojení zde bude větší smysl dávat právě rychlá a z hlediska EMC i robustní novinka, nyní označená jako ISO7741E-Q1 [3].

Kdo nevydrží, chladí

Zjednodušenou vnitřní strukturu obvodů ISO7741E-Q1 s teplotním rozsahem posíleným o dalších 25 stupňů vidíme na obr. 2. S oddělením napájení jako takového sice nepomůže, nicméně signály zpracovává hned čtyři – tři v přímém a poslední pak v opačném směru. Maximální rychlost struktury napájené v rozmezí od 2,25 V až do 5,5 V výrobce stanovuje na úrovni 100 megabitů za vteřinu, přičemž každý výstupní buffer bude od příslušného logického vstupu dělit dvojitá kapacitní vazba (SiO2) s VISO rovnajícím se dle UL 1577 pěti kilovoltům RMS.