Solid-State-Isolation für industrielle Automatisierungssysteme

Die Infineon Technologies AG veröffentlicht die Solid-State-Isolator (SSI)-Familie ISSI20BxxF, eine kompakte Hardwarelösung zur Modernisierung herkömmlicher Photovoltaik- und elektromechanischer Relaissysteme. Diese Architektur ermöglicht eine hocheffiziente Energie- und Signalübertragung für Halbleiterrelais-Module, Ein- und Ausgänge von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) sowie diverse industrielle Automatisierungsanwendungen.

Kernlose Transformator-Architektur und Solid-State-Isolationsfunktionen
Basierend auf einer proprietären, kernlosen Transformatortechnologie überträgt die ISSI20BxxF-Serie sowohl Betriebssignale als auch Energie über eine Isolationsbarriere, um externe Leistungsschalter anzusteuern, wodurch die Notwendigkeit einer dedizierten, isolierten Gate-Versorgung vollständig entfällt. Dieser strukturelle Ansatz liefert eine höhere Ausgangstreiberleistung als herkömmliche Photovoltaik-Isolator (PVI)-Lösungen, was es Ingenieuren ermöglicht, den Isolator basierend auf spezifischen Lastanforderungen mit einer breiteren Palette externer Leistungsschalter zu kombinieren. Die in einem PG-DSO-8 150-mil-Gehäuse untergebrachte Serie – bestehend aus den Varianten ISSI20B02F, ISSI20B03F und ISSI20B11F – entspricht der physischen Grundfläche bestehender PVI-Lösungen und erweitert gleichzeitig die Solid-State-Isolation auf stark platzbeschränkte Umgebungen. Durch den Ersatz elektromechanischer Relais (EMRs) eliminiert diese Technologie mechanischen Verschleiß, Kontaktprellen und Lichtbogenbildung, was von Natur aus einen geräuschlosen Betrieb ermöglicht und die Lebensdauer für Schaltanwendungen mit hohen Zyklen verlängert.

Integrierte Schutzmechanismen und Sicherheitszertifizierungen
Um die Gesamtrobustheit des Systems zu verbessern und die Abhängigkeit von externen diskreten Schaltungen zu verringern, integriert die Isolatorfamilie mehrere Schutzmechanismen auf Hardwareebene. Zu diesen Funktionen gehören Überstromschutz, Übertemperaturschutz, schnelle Fehlerabschaltung und Latch-off-Funktionen. Für Umgebungen mit besonders strengen Schaltanforderungen verfügen ausgewählte Gerätevarianten über eine dynamische Miller-Clamp- und schnelle Einschaltfunktionen. Um die Einhaltung industrieller Sicherheitsprotokolle zu gewährleisten, bieten alle drei Geräte eine Isolationsfestigkeit von 3 kVrms und 4 Millimeter physische Kriechstrecke, was durch die UL-1577-Zertifizierung für Basisisolationsanforderungen bestätigt wird. Die resultierende Architektur unterstützt ein breites Spektrum an Implementierungen, das von automatisierten Testgeräten und Labor-Gleichstromnetzteilen bis hin zur Telekommunikationsinfrastruktur und Niederspannungs-Gebäudeautomatisierung reicht.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarks, die in der ursprünglichen Pressemitteilung nicht enthalten waren.

Auf dem Markt für Komponentenisolation verlassen sich herkömmliche Photovoltaik-Isolatoren und -Relais, wie die Broadcom ASSR-Serie oder optische Standard-PhotoMOS-Relais, auf eine optische Kopplung mittels Leuchtdioden (LEDs) in Kombination mit photovoltaischen Empfänger-Arrays. Obwohl sie für eine einfache galvanische Trennung effektiv sind, liefern optisch gekoppelte PVIs typischerweise nur begrenzte Gate-Treiberströme im Mikroampere-Bereich. Dies schränkt die Schaltgeschwindigkeit großer externer MOSFETs mit hoher Kapazität ein und setzt das System einer langfristigen Verschlechterung des Stromübertragungsverhältnisses (CTR) aus, wenn die LED altert.

Im Gegensatz dazu nutzt der ISSI20BxxF eine induktive, kernlose Transformatortechnologie und wendet Prinzipien an, die den digitalen Hochgeschwindigkeits-Isolationsarchitekturen ähneln, die in der ISO-Serie von Texas Instruments oder der iCoupler-Technologie von Analog Devices zu finden sind. Durch die Nutzung eines induktiven anstelle eines optischen Übertragungsmechanismus bietet dieser Solid-State-Isolationsansatz signifikant höhere Gate-Treiberströme ohne Anfälligkeit für optische Degradation im Laufe der Zeit. Dieser messbare Unterschied in der Treiberstärke ermöglicht es industriellen Automatisierungsschaltungen, schnellere Schaltzyklen auszuführen und zuverlässig mit externen Leistungstransistoren zu arbeiten, die schwerere Gate-Ladungsprofile aufweisen.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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