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工業自動化發展熱潮正不斷升溫，尤其是在可確保設備性和可靠性的隔離設計方面上更是涌現了巨量的設計需求，引來可觀的商機。
工業自動化四大技術挑戰
為了協助業界人士加速實現相關解決方案，本文除針對工業自動化目標市場的隔離應用，專注於可編程邏輯控制器(PLC)和工廠自動化的發展進行詳細的市場與技術分析外，也詳細說明了新型互補式金屬氧化物半導體(CMOS)數字隔離器相較於傳統光耦合隔離方案對工業自動化應用所帶來的顯著優勢。
工業自動化的發展道路上，所包含的許多技術挑戰包括：
：設備無法妥協
. 功能至關重要。
. 產品在高應力下性能穩定。
第二：高噪聲環境中的正常工作
. 工廠外部電/磁場的抗幹擾性高。
. 高電壓瞬變噪聲的抗幹擾能力強。
第三：產品使用壽命長
. 整個溫度範圍，不同VDD電壓，以及長期使用時，關鍵參數穩定。
. 在高應力下產品使用壽命長。
第四：
. 產品性能。
. 低延遲和低延遲偏差以確保率和吞吐量。
基於上述的技術挑戰，適用於工業自動化的隔離產品也是高，高抗幹擾性與長壽命。 工廠存在很多高壓設備，透過隔離方案不僅能保護電子係統和人員，也能抑制噪聲以確保設備的可靠度和穩定性。 隨著工業自動化應用對相關設備的性能要求提升，內建隔離技術也開始發生轉變，傳統的隔離使用光耦合技術，由於先天的特性逐漸難以滿足工業自動化設計需求，包括可靠性較差、時序特性不佳、無餘裕的共模瞬態噪聲免疫(CMTI)、能源效率低等，使業界開始將目光移至新型的CMOS電容耦合數字隔離器方案。
使用差分電容耦合技術 CMOS數字隔離器展
CMOS數字隔離器採用開關鍵控調制技術的CMOS設計，並使用差分電容耦合，可以達成高可靠度和穩定性，不會隨溫度、工作電壓和產品壽命而改變，另外還具備的時序特性，包括低傳輸延時、低傳輸延遲偏差等。 更重要的是，CMOS數字隔離器具有高共模瞬態噪聲免疫(CMTI)，而且相對於光耦，只需要較小的功率，因此可以降低總體係統功耗。 圖1及圖2為傳統光耦和CMOS數字隔離方案的比較。
新型數字隔離器提升PLC效能
其中，針對工業機器控制和制程的自動化，性能的可編程邏輯控制器(PLC)是一大關鍵。 以芯科實驗室(Silicon Labs)為例，為因應此一情況，該公司近期推出高速、多信道數字隔離器，便是鎖定PLC的應用需求。 新型Si838x數字隔離器(圖3)可為工廠自動化PLC提供優於光電耦合器的性能和使用壽命，其特性包含高速信道(高達2Mbit/s)、高信道整合度(每個設備高可達八個信道)、雙極輸入彈性、高抗幹擾性和2.5KVrms隔離等級。 此外，該產品適用於分布式過程控制係統中的可程序自動化控制器(PAC)。
Si838x數字隔離器有效解決PLC設計挑戰
PLC廣泛部署在惡劣的工廠車間環境中，因此兼具可靠和精小特性。 許多PLC設計規模可達一百二十八個信道，並且有多個高速輸入。 盡管光電耦合器已經在過去幾十年中提供了默認隔離解決方案，但是它們也使得PLC設計人員面臨挑戰。 由於缺乏高速能力，光電耦合器無法滿足PLC應用，例如伺服電機控制。
光電耦合器也缺乏高噪聲抑制能力，並且其性能會隨時間和溫度變化而下降，因此在高溫工業應用中會帶來可靠性風險。 然而，上述提到的Si838x係列可克服這些挑戰，其於精小QSOP封裝中提供了彈性、高速、多信道的雙極性隔離解決方案，相較於基於光電耦合器的解決方案，可提供更長的使用壽命和更高的可靠性。
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