如何保證總線信號隔離一致性？

　　在使用隔離收發器時，可能會遇到模塊功能測試通過了，但應用在產品上總會出現個別隔離性能不達標的情況，是模塊壞了?可能問題不在模塊，而是生產一致性得不到保證。要如何保證信號隔離一致性呢?本文將為你提供新思路。

　　一、一致性隱患——人工干預

　　起初，隨著工業通訊及汽車電子等行業的蓬勃發展，RS-485及CAN總線的應用日益廣泛。但在工業現場與車載環境中存在諸多信號干擾，對于整個網絡有著致命的影響，所以。目前主流的隔離方案有兩種，第一種方式是通過芯片方案，自主搭建，實現信號隔離;第二種方式是直插式隔離模塊，內部集成了電源隔離、信號隔離。應用時隔離性能一致性會存在一定的原因，具體原因如下。

　　目前國內較為主流的方案為直插式模塊類方案，這種方案應用簡便，即插即用，并且性能能夠覆蓋絕大數工業現場應用。或許會出現在模塊單獨測試階段，產品性能達標，但批量應用于產品上時，由于模塊需要人為手工插件插入再進行焊接，隔離性能的可靠性就需要人為保證，因此在大批量的產品中可能會出現個別板子隔離防護性能不達標的情況，從而導致這個設備節點無法正常通訊，重則導致整個網絡癱瘓。

　　除此之外，直插式的生產效率問題會在大批量應用時凸顯出來，整體產能僅能達到高速SMT的1/7，這也是直插式模塊在大批量生產需求中不可規避的問題。具體如下圖1所示。

　　圖1 表貼式VS直插式

　　二、信號隔離一致性如何保證?

　　一致性會存在問題最根本的原因是在于產品生產過程中受到人為干預。因此解決的方式有兩個方向，具體如下：

　　其一，這一個方向聽起來有些天方夜譚，那就是招募嫻熟的生產工作人員，從人員的角度將人為干預降到最低，并且能夠一定程度的提升產能。

　　其二，這一個方向將是未來方向，實現全器件表貼化，全自動生產，將人為干預排除掉，最大化產品的一致性。

　　工業通訊產品的信號隔離性能一致性的也是這兩個方向，第一種方向目前暫時不討論，我們來看看第二種方式，迄今為止所有的貼片方案，均是采用芯片自主搭建，這其中也有兩種形式。

　　第一種，采用僅支持信號隔離的芯片，這一類芯片成本較高，并且芯片外部需要再加隔離電源，電路結構較為復雜，這會一定程度的增加研發及物料管控成本，后續維護也存在一定的難度。

　　第二種，使用集成了隔離電源的芯片，但此類芯片由于其隔離電源體積受到限制，所以工作頻率較高，芯片相比于現有直插封裝模塊有較嚴重的電磁輻射，功耗較大，輻射情況具體如下所示。

　　圖2 全隔離芯片近場輻射實測圖

　　這兩種方式雖然能夠實現全自動表貼但在應用、性能方面均有一些不足。難道沒有即具備直插式模塊的應用簡捷與性能，有能夠支持全自動表貼的信號隔離解決方案嗎?

　　三、ZLG致遠電子推出信號隔離全新方案

　　ZLG致遠電子憑借在總線技術的深厚積累，于2003年國內第一款支持信號與電源全隔離的隔離收發器模塊，2006正式對外銷售，憑借產品性能可靠，適用于需要高穩定性總線通訊的場合，能夠有效幫助用戶提升總線通信防護等級，得到了廣大用戶的青睞與認可，并于今年推出了表貼式的隔離收發器，詳細的發展歷程如下圖3所示。

　　圖3 ZLG致遠電子隔離收發器發展歷程

　　為打破目前市場上的僵局，這一次，我們主動尋求改變，深度創新，以客戶需求為向導，打造出業內首款表貼式隔離收發器。由PCB底板及模塊功能性元器件構成，模塊為貼片式封裝，可以為郵票孔，BGA或LGA引腳封裝，模塊無需外殼，支持全自動表貼，提高生產效率的同時可保證批量生產的一致性和可靠性。

　　圖4 隔離收發器全新升級

　　并且致遠電子基于深厚的硬件積累，不斷優化產品的性能，相比于已有的全隔離貼片式隔離芯片方案，EMC性能更高、近場輻射更低，具體如下圖5所示，為用戶提供更優的信號隔離解決方案。

　　圖5 近場輻射對比

　　四、多種封裝，更多選擇

　　該系列表貼式隔離收發器，封裝形式覆蓋所有主流表貼封裝，提供BGA、LGA、郵票孔三種封裝，如圖6，滿足所有主流表貼需求。

　　 BGA：即Ball Grid Array，指焊球陣列封裝;

　　 LGA：即Land Grid Array，指柵格陣列封裝;

　　 郵票孔：即Castellated Holes，又叫城堡形焊盤封裝。

　　圖6 三種封裝(左-郵票孔，中-BGA，右-LGA)

　　BGA封裝模塊底部植有直徑為0.76mm的錫球陣列，而LGA封裝模塊底部是金屬焊盤陣列，焊盤直徑為0.61mm，兩種封裝的產品整體尺寸均為20.32×16.51×6.00mm。郵票孔封裝模塊兩邊分布有郵票孔焊盤，郵票孔孔徑0.51mm，產品整體尺寸為20.32×16.90×5.50mm，具體如圖7所示。

　　圖7 表貼式隔離收發器產品封裝尺寸

　　五、表貼式隔離收發器性能指標

　　表貼式隔離收發器性能上可以完全兼容直插封裝產品，而且體積更小、重量更輕、高度更薄、可靠性更高，并滿足SMT生產標準，易于實現自動化，提高生產效率。

　　表貼式隔離CAN收發器性能指標如下所示：

　　 符合“ISO 11898-2”標準;

　　 未上電節點不影響總線;

　　 單網絡至少可連接110個節點;

　　 支持BGA、LGA及郵票孔等封裝;

　　 外殼及灌封材料符合UL94 V-0標準;

　　 具有極低電磁輻射和高的抗電磁干擾性;

　　 工作溫度：-40℃～+105℃;

　　 隔離電壓：3500VDC。

　　表貼式隔離RS-485收發器性能指標如下所示：

　　 3.15V-5.25V 寬供電電壓;

　　 隔離電壓：3500VDC;

　　 自動收發數據功能;

　　 帶隔離輸出電源腳;

　　 最多可連接64 個節點;

　　 電磁輻射EME 極低;

　　 電磁抗干擾EMS 極高;

　　 集成電源隔離、信號隔離和總線ESD 保護功能。

　　六、主要應用領域

　　除傳統的工業控制、CAN-bus、RS-485現場通信應用外，尤其適用于對體積和工作溫度有較高要求的場合，如BMS、精密器械、現場傳感器等。

　　產品選型

　　表1 貼片產品選型列表