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纳芯微推出全新固态继电器：支持1700V耐压，满足CISPR25 Class 5要求

Release time：2024-05-14

author：AMEYA360

source：纳芯微

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　　凭借在隔离技术领域的长期耕耘，纳芯微今日宣布推出基于电容隔离技术的全新固态继电器产品NSI7258系列，该系列提供工规和车规版本。NSI7258专门为高压测量和绝缘监测而设计，提供业内领先的耐压能力和EMI性能，可帮助提高工业BMS，光储充，新能源汽车BMS和OBC等高压系统的可靠性和稳定性。

纳芯微推出全新固态继电器：支持1700V耐压，满足CISPR25 Class 5要求

　　集成SiC MOSFET，支持1700V耐压

　　无论是在工业还是汽车领域，高压系统正在变得越来越普遍，为了适配工业和汽车平台高压化的趋势，NSI7258以背靠背的形式集成了2颗纳芯微参与研发的SiC MOSFET，每颗支持高达1700V的耐压;在1分钟的标准雪崩测试中，NSI7258可耐受2100V的雪崩电压和1mA的雪崩电流，实现业内领先的耐压和抗雪崩能力。于此同时，在1000V高压，125℃高温的测试条件下，NSI7258的漏电流可以控制在1μA以内，极大提高了BMS系统中电池包的绝缘阻抗和检测精度，有助于实现更安全的人机交互。

　　满足各类安规要求，降低系统验证时间

　　高压化应用的普及需满足各类严苛的安规要求。通过纳芯微自有的专利技术，NSI7258可在SOW12封装下实现业内领先的5.91mm副边爬电距离，同时原边副边爬电距离也达到8mm，满足国际电工委员会制定的IEC60649要求。此外，凭借纳芯微卓越的电容隔离技术，NSI7258的隔离耐压能力高达5kVrms，全面满足UL、CQC和VDE相关认证，可降低客户系统验证时间，加速产品上市。

　　EMI显著优化，加速光耦继电器替换

　　传统的光耦继电器方案存在光衰问题，其性能会随着时间的推移而退化，但光耦继电器的优势是无电磁干扰问题，这也是限制高压系统中光耦替代的重要因素之一。纳芯微NSI7258通过巧妙的设计，实现了业内卓越的EMI表现，在单板无磁珠的条件下即可轻松通过CISPR25 Class 5测试，并且在全频段测试中均留有充足裕量。NSI7258基于全半导体工艺进行生产，在长期使用中具有更高的可靠性。卓越的EMI表现和更高的可靠性支持客户在系统中同时采用多颗器件而不受影响，显著降低了设计难度，助力客户在系统设计中加速光耦替换。

　　封装和选型

　　NSI7258提供SOW12封装，兼容市场主流的光耦继电器。工规版本的NSI7258将于近期量产，车规版本的NSI7258-Q1满足AEC-Q100，Grade 1要求，支持-40°C~125°C的宽工作温度范围，将于2024年7月量产。

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行业新闻

纳芯微丨ADC 采样电压为何偏离理论值？实时控制 MCU/DSP 输入阻抗解析

　　“为什么我在学习板/开发板上面测试都是正常的，上工程样机的时候，ADC采样就会有问题?”　　工程师在使用DSP进行ADC采样测试的时候，有可能会遇到以上难以理解的问题。导致ADC采样不准确的因素众多，本文将着重讨论其中一种影响因素——输入阻抗对ADC采样的影响。　　下文将以纳芯微实时控制MCU/DSP NS800RT503x 系列芯片为例，结合分压采样电路设计与实测现象，解析输入源阻抗对 ADC 采样精度的影响，帮助工程师更好地完成 ADC 采样电路设计与参数匹配。　　01　　ADC电压采样范围　　ADC的电压采样范围由其参考电压决定。当参考电压为3V，ADC的采样范围为0~3V。对于NS800RT503x系列芯片，ADC默认使用外部参考电压，接入的外部参考电压应在1.65V~3.3V之间，或者通过软件，选择使用内部的1.65V或2.5V参考电压。　　如何测量输入电压　　小电压测量当检测电压在0-5V范围内时，可通过两个电阻进行简单的分压，并通常在 ADC 输入端并联电容进行滤波，如下图所示。　　Ui为检测端电压，Uo为ADC的输入端电压：　　分压后的Uo电压应小于或等于ADC的参考电压。　　同时，需要考虑分压电流大小，电流最大为20mA，且ADC的输入阻抗不宜过大(相关原因将在下文进行分析)。通过ADC采集到分压后的电压，可进一步换算得到输入端电压。如采集到的电压为xV，则输入端的电压为：　　图1-ADC分压输入　　大电压测量对于450V的高电压，仅使用两个电阻进行分压并不适用，需考虑单个电阻的额定功率和耐压值。　　电阻的功率(P)计算公式为：P=UI　　当大电压加在单个电阻上时，会导致其功率超过额定值，电阻发热。因此，需要使用多个电阻进行分压，ADC获取的数值与上节同理，可推出输入端电压。如下图所示，450V的输入电压分压后为2.778V。　　电路中的两个稳压二极管处于反向偏置状态，用于电路保护。当电路电压超过稳压二极管的反向击穿电压时，稳压二极管两端的电压处于一个固定值，这个值取决于二极管的材料与结构，从而保护GPIO端口，下图稳压二极管分别用作防止正电压和负电压过大。ADC的输入端使用了RC低通滤波电路，可将高频信号滤去，截止频率为：　　图2-电阻分压　　下图同理：　　图3-电阻分压　　注：等效阻抗的计算包括电阻阻抗、容抗、感抗　　02　　ADC的输入阻抗选择参考　　基于 NS800RT503x 系列芯片的 ADC 输入特性，在合适的 ADC 时钟与采样窗口时间配置下，ADC 输入阻抗最高可支持至 1100kΩ。　　需要注意的是，不同 ADC 时钟与采样窗口时间对应的最大输入阻抗并不相同，实际设计时应根据具体配置查表确认，部分典型配置如下表所示。　　表1-输入电阻匹配表　　当ADC的输入阻抗过大时，会出现采集到的电压不精确的问题，以下 ADC 电压采集电路可作为典型示例。　　设计目的是将前端电路的最大400V电压进行分压，得到最大5V再进行分压，输入到ADC1。　　理论上该电路Vout-s经过电路中的200K和360K电阻分压，最大5V输入最后给到ADC1的电压为3.1V，最小0V输入最后给到ADC1的电压为0V。　　图4 ADC输入阻抗偏大电路设计举例　　实际使用万用表测试发现，ADC1在5V输入的情况下，最终的分压在2.2V，出现明显压降;在0V输入的情况下，最终的分压为0.4V，出现明显压升。在这种测试环境下，ADC的检测并不准确。　　通过等效转换可得知上图ADC的输入阻抗为128.57kΩ，阻抗较大。　　配置ADC采样窗口时间为65个ADC_CLK，测试过程中，移除电阻，将0V至3V的电压直接施加到ADC输入端，测得电压正常，排除了ADC配置问题导致的测量不准确。　　随后测试减少阻抗的方式，将ADC输入电阻阻抗调整为12.18kΩ()，如下图所示。　　在GPIO端口测得的电压值在转换时间为大于65个ADC_CLK周期内正常。　　进一步减小ADC输入电阻后，在更短的ADC转换周期内，ADC输入端电压值也可正常，与上述阻抗匹配表一致。　　图5 电阻分压　　将ADC配置为使用定时器进行定时触发转换。随着定时频率的增加，ADC输入端口电压逐渐减少。　　即使输入阻抗为128.57kΩ，只要定时器触发频率足够低，输入电压后，ADC输入端的电压依然能够正常。因此初步分析，该现象与ADC采样过程中端口的电压有关系。　　进一步测试：端口不接任何外围器件，使用ADCA_CH0，ADCB_CH0，ADCC_CH0进行测试。　　ADCA与ADCB配置为相同参数，转换时间为1个ADC周期，测得ADCA_CH0与ADCB_CH0的电压为1.4xV，ADCC_CH0电压与其他未配置的IO端口电压一致为0.3xV的电压;　　将ADCA的转换时间逐次增大，ADCA_CH0的电压逐渐减小，ADCB_CH0与ADCC_CH0电压不变。当ADCA转换时间增大到65个ADC周期时，ADCA_CH0处电压减少到1.0xV。上文采用21kΩ电阻与29kΩ电阻进行分压ADC输入时，若配置转换时间为1-33个ADC周期时，端口分电压存在异常;只有配置为65个ADC周期以上时，端口分电压才是正常的理论电压;　　当将ADCA停止，ADCA_CH0处电压等于ADCB_CH0电压，ADCC_CH0电压不变。这时可解释为何ADC未初始化时，端口检测到的电压为正常的分压值——因为ADC不运作，端口处无额外的电压生成。测试中，输入阻抗过大时，ADC在运行时端口处的分压值会偏离理论值，只有ADC不运作时，该端口处的分压才恢复理论值。而输入阻抗较小时，端口电压不受ADC是否运作的影响，始终保持正常的理论值;　　将ADCA、ADCB都停止：　　ADCA_CH0 = ADCB_CH0 = ADCC_CH0　　测试现象表明：当ADC运行时，随着准换时间的变化，端口上会出现不同的残留电压。准换时间越短，残留电压越大。　　当通过接入电阻进行分压时，分压值是否准确，取决于该端口产生的残留电压大小和输入阻抗的大小。输入阻抗越小，分压值受该端口残留电压的影响越小;反之，输入阻抗越大，分压值受该端口残留电压的影响越大。　　03　　ADC采样时出现残留电压原因分析　　ADC的输入模型如下所示：　　如上图所示，ADC内部通常包含采样电容，该电容会在采样时进行充电或放电。电容充电/放电过程会在采样瞬间引起输入端口电压的瞬时变化。　　当采样频率越大，充放电的过程跟不上采样速度，此时采样电容上会有相应的残留电荷，会导致端口电压由额外的电压残留。　　因此，采样频率越快，残留电压也越大，只有当输入阻抗较小时才能抵消这个残留电压。　　结言　　当 ADC 输入源阻抗过大时，容易出现采样电压偏差。这与 ADC 的内部采样结构有关：ADC 采样时，内部采样电容需要快速完成充放电;如果前端驱动能力不足，采样电容上的残余电荷会影响当前输入信号，从而导致采样结果出现偏差。当输入信号驱动能力足够时，这种影响会明显减小。　　因此，在 ADC 前端电路设计时，需要结合具体芯片型号与应用需求，综合考虑输入源阻抗、采样窗口时间、ADC 时钟频率以及前端滤波参数，确保前端采样电路设计合理，从而提升采样稳定性与测试结果一致性。

2026-05-12 09:31 reading：282

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