工業(yè)串行總線是現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域中被廣泛采納的一種通信技術(shù)，主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、傳感器、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信，以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題，可有效縮短設(shè)備響應(yīng)時間，同時降低走線復(fù)雜性與成本，適用于打造出靈活高效、安全可靠的工業(yè)控制系統(tǒng)。

一種現(xiàn)代工業(yè)串行總線控制系統(tǒng)

然而，隨著電子系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度的持續(xù)增加與應(yīng)用環(huán)境的愈發(fā)嚴苛，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備節(jié)點陡增，且不同設(shè)備極可能運行在不同電壓域中，存在較大電位差，這對通信網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)。一旦發(fā)生電氣故障（如短路、過壓），若無有效隔離措施，將會導(dǎo)致整個通信網(wǎng)絡(luò)的崩潰，甚至損壞昂貴的工業(yè)設(shè)備，引發(fā)安全事故，因此在存在較大電位差的工業(yè)串行通信接口中引入隔離措施至關(guān)重要。

隔離接口芯片，為工業(yè)通信保駕護航！

華普微，作為中國本土精耕細作了二十年的老牌射頻芯片原廠，一直堅持立足本業(yè)發(fā)展，積極響應(yīng)國家號召，致力于推進國產(chǎn)化芯片替代的步伐。當前，華普微的數(shù)字隔離芯片，即在微距離上實現(xiàn)無線射頻收發(fā)系統(tǒng)的“射頻芯片”，可完美解決工業(yè)總線中的隔離需求，有力保障RS-485、CAN、I2C與SPI等工業(yè)串行通信的穩(wěn)定運行，如：

RS-485串行通信隔離接口解決方案：CMT83085

RS-485串行通信在工業(yè)控制、智能電表遠程抄表、安防監(jiān)控等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。在工業(yè)控制領(lǐng)域，工業(yè)自動化生產(chǎn)線上的傳感器與執(zhí)行設(shè)備都可通過RS-485接口連接到RS-485總線上，控制中心通過分析總線上收到的傳感器數(shù)據(jù)，進而對執(zhí)行設(shè)備進行精準調(diào)控。

通常情況下，智能電表以及工業(yè)自動化產(chǎn)線上的執(zhí)行設(shè)備通常運行在高壓電路中，如若通過非隔離RS-485接口直連RS-485總線，則會存在較大的安全隱患，而通過使用隔離RS-485接口芯片則可完全消除該隱患，例如：

CMT83085是一款高可靠性隔離半雙工RS-485收發(fā)器，可提供高達5000Vrms絕緣耐壓的隔離能力，同時該器件總線側(cè)的總線引腳對地還擁有±12kV 的系統(tǒng)級ESD保護，且擁有故障安全保護功能。

此外，CMT83085還具有1/8單位負載的接收器輸入阻抗，允許總線上最多接入256個收發(fā)器。CMT83085的數(shù)據(jù)率高達12Mbps，采用寬體SOIC-16的封裝方式，可滿足各種安規(guī)下嚴苛的爬電距離和電氣間隙的需求。

CAN串行通信隔離接口解決方案：CMT1042

CAN串行通信在汽車電子和工業(yè)自動化領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在汽車電子領(lǐng)域，幾乎所有的電子控制單元（ECU）都通過 CAN 接口連接到 CAN 總線上，從而實現(xiàn)各電子控制單元（ECU）之間的協(xié)同交互。就像發(fā)動機控制單元會將發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、溫度等數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸給變速器控制單元，以便變速器根據(jù)發(fā)動機工況調(diào)整換擋策略。

目前，在新能源汽車中，其電池組電壓通常高達數(shù)百伏特，因此如若高壓ECU直接通過非隔離CAN接口直連CAN總線，則會存在較大的安全隱患，而通過使用隔離CAN接口芯片則可完全消除該隱患，例如：

CMT1042是一款電隔離控制器局域網(wǎng)(CAN) 收發(fā)器，可承受高達5000Vrms絕緣耐壓和1060Vrms工作電壓，具備±70V直流母線故障保護功能和±30V共模電壓范圍。

此外，CMT1042在CAN FD模式下可支持高達5Mbps的數(shù)據(jù)速率，與經(jīng)典CAN相比可實現(xiàn)更為快速的載荷傳輸。

I2C串行通信隔離接口解決方案：CMT8100N

I2C串行通信在智能家居系統(tǒng)和小型電子設(shè)備內(nèi)部有重要應(yīng)用。在智能家居系統(tǒng)中，溫濕度傳感器、光照傳感器、智能電表等低速設(shè)備可通過I2C接口連接到I2C總線上，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至微控制器中，微控制器在對這些數(shù)據(jù)進行分析后，可根據(jù)預(yù)設(shè)條件對空調(diào)、加濕器、智能窗簾等設(shè)備進行統(tǒng)一的調(diào)控。

通常，在智能家居場景中，大功率電器往往運行在高壓環(huán)境下，如若這些電器直接通過非隔離I2C接口直連I2C總線，則會存在較大的安全隱患，而通過使用隔離I2C接口芯片則可完全消除該隱患，例如：

CMT8100N是一款高可靠性雙向I2C隔離器，可支持多種電氣隔離耐壓（3750Vrms、5000Vrms），共模瞬態(tài)抗干擾度(CMTI) 高達 150kV/us。

此外，CMT8100N的I2C時鐘高達2MHz。該器件還可同時以低功耗提供高電磁抗擾度和低輻射，其寬電源電壓支持直接連接大多數(shù)數(shù)字接口，平穩(wěn)實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

SPI串行通信隔離接口解決方案：CMT8041W1

SPI 串行通信常用于嵌入式系統(tǒng)中，負責連接微控制器與高速外圍設(shè)備。在電子產(chǎn)品的固件存儲場景里，微控制器需要頻繁地對閃存芯片進行讀寫操作以存儲和讀取固件代碼及數(shù)據(jù)，它們之間可通過SPI串行通信進行連接，以實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)讀寫操作。

在智能手機、平板電腦等產(chǎn)品中，不同的功能模塊可能會在不同的時間進入休眠或喚醒狀態(tài)，在此種SPI串行通信中，通過引入隔離措施可以確保處于不同電源狀態(tài)的模塊之間產(chǎn)生電流倒灌或干擾，確保設(shè)備的正常運行和電池的有效利用。此外，在SPI主設(shè)備和各個從設(shè)備之間的電平標準不一致時，通過引入基礎(chǔ)隔離芯片就可以防止因電平不匹配造成的數(shù)據(jù)錯誤或設(shè)備損壞，例如：

CMT8041W1是一款高性能四通道數(shù)字隔離器，支持高達5000Vrms隔離電壓。該數(shù)字隔離器用于兩個不同電源域間通訊，以防止數(shù)據(jù)總線或其他電路上的噪聲電流進入本地接地或者干擾及損壞敏感電路。

CMT8041W1支持使能引腳，可用于將多主驅(qū)動應(yīng)用中的相應(yīng)輸出置于高阻抗狀態(tài)，可降低功耗。CMT8041W1能夠以較低的功耗實現(xiàn)高電磁抗擾度和低輻射。該器件采用創(chuàng)新性芯片設(shè)計和布局，顯著增強了器件電磁兼容性，可滿足系統(tǒng)級ESD、EFT、浪涌和輻射方面的合規(guī)要求。

展望未來，科技的進步將會持續(xù)驅(qū)動工業(yè)控制系統(tǒng)邁向更加智能化、高效化和安全化的新高度。而華普微將會繼續(xù)秉持創(chuàng)新精神，深度優(yōu)化數(shù)字隔離芯片的傳輸速率、傳輸延遲、運行功耗與抗干擾能力等關(guān)鍵技術(shù)指標，以應(yīng)對工業(yè)4.0、新能源汽車等領(lǐng)域?qū)Ω綦x接口芯片的嚴苛標準，為工業(yè)總線控制系統(tǒng)的穩(wěn)健發(fā)展筑牢安全基石。

審核編輯 黃宇