川土微电子隔离RS-485/CAN收发器CA-IS2092A和CA-IS2062A介绍

描述

【川土微电子 十周年产品巡礼系列】

CA-IS2092A & CA-IS2062A

业界最小封装的集成隔离电源隔离接口解决方案

· 低EMI小型化隔离电源技术

· 紧凑型封装 ·全国产供应链

自2016年成立至今,川土微电子已在半导体领域深耕十年。值此十周年之际,我们特别企划了“十周年产品巡展”专题,审慎甄选出一系列具有代表性的产品与大家分享。这些产品,不仅在设计复杂度上挑战了国产芯片的上限,更在客户应用中赢得了真实的口碑。它们不是孤立的单品,而是可迭代、可扩展、具有长久生命力的系列化产品。

硬核的技术无需喧哗,市场的长情是最好的勋章。创新十年,我们以此为荣。站在第二个十年的新起点,川土微电子将继续坚守初心,不断创新。

前言

在工业自动化和电源能源领域,隔离通信是几乎每一块I/O板卡、每一个工业现场设备接口都绕不开的设计课题。无论是PLC的扩展模块、变频器和伺服驱动器的通信接口,还是电动摩托车(电摩) 及机器人各个节点之间的通信,都需要在低压控制器与通信总线之间插入电气隔离,以阻断总线侧的高压浪涌、接地电位差和共模干扰,在改善通信质量的同时保护内部低压电路免遭损坏。

传统解决方案是通过分立方案实现,即通过三颗芯片和对应的外围电路构建隔离通信接口:数字隔离器负责信号隔离,隔离DC-DC转换器为总线侧电路供电,CAN或RS-485收发器完成物理层信号的驱动和接收。随着终端设备对小型化和轻薄化的要求日益提高,上述分立方案存在占板空间大、物料管理复杂、项目迁移困难等问题,市场对高集成方案的需求与日俱增。

川土微电子基于业界领先的小型化隔离电源技术和μMiC(micro-Module in Chip)产品理念,推出两代集成隔离电源的隔离RS-485/CAN收发器产品,将隔离DC-DC转换器、数字隔离器和接口三大功能模块集成在单封装中(也称为三合一产品),为客户提供芯片级的系统解决方案。CA-IS2092A和CA-IS2062A是川土微电子基于深刻的客户需求洞察和理解而自定义开发和量产的第二代三合一产品,采用紧凑型LGA16封装,相比第一代三合一产品(CA-IS3092W/3062W),其封装体面积减少69%,是目前业界封装尺寸最小的三合一产品。

产品简介

CA-IS2092A和CA-IS2062A是川土微电子针对通用隔离接口应用开发的集成隔离电源的隔离RS-485/CAN收发器,采用紧凑型5.20mm x 4.65mm x 0.99mm的LGA16封装,内部集成隔离电源和隔离接口,2.5kVRMS隔离耐压等级,极大地简化客户系统设计和提高系统集成度,仅需片外少数几个滤波电容和单电源供电即可构建完整的通信接口。

该系列的核心突破在于:在如此小的封装体内集成输出功率达500mW的低EMI隔离DC-DC转换器。这需要芯片设计、微型变压器设计与封装设计三者的完美融合,在器件成本接近分立方案的同时,大幅减小了外形尺寸和占板空间,让广大用户“用得起”;同时,高度集成的特性使客户在新项目设计中更易迁移,解决了传统分立方案因元器件众多而需大量选型匹配和反复调试的痛点,让用户“用得好”。

CA-IS2092A和CA-IS2062A采用自主可控的全国产供应链,已稳定量产多年,目前在电摩、BMS、人形和四足机器人、PLC扩展模块、变频器和伺服驱动器等众多应用领域得到广泛应用,出货量持续增长,深受客户青睐。

隔离电源

CA-IS2092A和CA-IS2062A产品功能框图

核心优势

01 自定义尺寸和引脚分布的紧凑型LGA16封装,大幅减少占板空间

CA-IS2092A和CA-IS2062A采用紧凑型5.20mm x 4.65mmx 0.99mm的LGA16封装,封装尺寸与引脚排布由川土微电子自主定义,并经过多年市场推广获得客户信任与大批量应用,摆脱了传统国内半导体厂商仅能做Pin-to-Pin产品的标签。

相比川土微电子第一代三合一产品采用的SOIC16-WB封装,CA-IS2092A和CA-IS2062A封装体面积减少约69%,高度降低约57%,整体占板空间极为紧凑,非常适合小型化和轻薄化设备。同时,封装体本身的缩小进一步降低了器件成本,具备高性价比,解决了过往客户在使用三合一集成方案时成本比分立方案高出太多的问题,极大降低了器件使用门槛。

隔离电源

CA-IS2092A/CA-IS2062A外形尺寸

对比上一代三合一产品

02 集成超小型低EMI隔离DC-DC转换器,简化系统供电设计

CA-IS2092A和CA-IS2062A充分体现了川土微电子业界领先的小型化隔离电源技术。通过电路优化、封装及基板优化,内置微型变压器和电源转换电路,实现500mW的输出功率等级;同时采用展频调制技术与内部屏蔽层抑制电源自身的EMI,实现低EMI特性。

CA-IS2062A的典型EMI测试结果显示:在两层PCB、输出带载100mA、电源端加磁珠、并在器件两个隔离地之间加Y电容的条件下,可满足EN 55032 Class B等级且保有9dB裕量。隔离电源在客户系统中的EMI抑制与整改是一个较为复杂的问题,川土微电子集成隔离电源的产品已量产多年,积累了丰富的客户应用案例和EMI整改经验,能够助力客户更快、更好地应用,缩短新品上市周期。

集成隔离电源的产品特性极大地简化了客户系统供电设计,仅需逻辑侧单电源供电和片外少数几个滤波电容,即可产生稳定的总线侧供电电压。

隔离电源

CA-IS2062A的典型EMI测试结果

03 满足CAN或者RS-485接口标准,覆盖主流总线协议

CA-IS2092A和CA-IS2062A分别为RS-485收发器和CAN收发器,覆盖了通信接口中最主流的两种接口标准。

CA-IS2092A的主要特性如下:

支持最高0.5Mbps的数据速率

1/8单位负载,支持最多256个总线节点

总线端口ESD等级高达±20kV(人体模式)

-7V到12V总线共模电压范围

2.5kVRMS隔离耐压等级

CA-IS2062A的主要特性如下:

支持1Mbps的经典CAN和5Mbps的CAN FD

±42V总线故障保护电压

±24V总线共模输入电压

2.5kVRMS隔离耐压等级

CA-IS2092A和CA-IS2062A在产品形态和引脚分布上高度近似,方便客户做兼容设计。

04 全国产供应链,降低供应链风险

CA-IS2092A和CA-IS2062A从设计到晶圆制造、封装测试,全国产供应链,已在客户端大批量应用多年,供货稳定,品质过硬,有效规避进口芯片的供应链风险,同时助力客户产品升级,降本增效。

产品选型

除了已有的CA-IS2062A和CA-IS2092A,川土微电子将于2026年推出支持20Mbps通信速率的超小型集成隔离电源的隔离RS-485收发器,满足部分客户对高速RS-485的应用需求。

隔离电源

典型应用场景

电摩 CAN 通信网络

电摩主流通信方式为CAN通信,通过CAN通信网络连接电机控制单元、电池管理系统(BMS)、车辆中央控制单元、仪表和充电器。CA-IS2062A可轻松构建CAN通信网络,匹配电摩空间紧凑的特点。同时,2.5kVRMS的隔离耐压等级能够满足电摩超过60V电池电压对通信节点功能隔离的要求。

人形/四足机器人关节电机和主控板隔离通信

人形及四足机器人拥有大量关节以实现多自由度动作:四足机器人单机关节电机数量为12~16个,人形机器人则多达20~40个。每个关节电机即是一个集成电机、减速器、传感器和驱动器的一体化模组。大量电机同时动作时,串扰会严重影响通信质量,导致误码率升高,影响机器人的正确动作。CA-IS2062A能够轻松实现电机与主控板的电气隔离,抑制电机对主控板的串扰,显著改善信号通信质量,并支持高达5Mbps的CAN FD,满足机器人对高速数据传输的需求。

隔离电源

典型应用——CAN通信网络

隔离电源

典型应用——RS-485通信网络

共创卓越中国芯 · 共享美好芯时代

CA-IS2062A与CA-IS2092A作为全球首创的超小型“三合一”集成隔离电源隔离CAN/RS-485收发器,充分体现了川土微电子一直以来坚持的μMiC产品理念,通过多维度的集成创新,为客户提供芯片级的系统解决方案,帮助客户降低成本、缩小体积、降低设计难度、保障供应链安全并简化元器件管理。

CA-IS2062A与CA-IS2092A完全由川土微电子自主定义和设计,经过多年推广及批量应用,已获得客户高度认可并取得显著商业成功。这表明越来越多的客户开始接受并信赖国产半导体厂商的创新方案。

作为十周年产品巡展的第三篇,我们以该产品向川土微电子在隔离接口领域从“功能完整”迈向“高度集成”的跨越致敬,也向未来宣告:我们将一如既往,用原创、高集成度、系列化的产品,服务中国乃至全球的客户。

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