在线客服 在线客服 分享按钮

返回顶部
关闭在线客服
当前位置:首页 >公告中心 > 查看公告

聚焦光耦前景

发布日期:2013-06-01 13:11:29 【关闭】

光电耦合器作为一类通用器件,广泛应用于安全隔离、电噪声隔离电路中,且产品种类较为繁多。然而,近年来其市场供应情况一直较不稳定,价格波动较大,特别是由于去年日本大地震以及泰国洪灾的影响,对一些供应商的前端和后端工厂造成了严重的破坏,某些市场需求量较大的产品型号从去年下半年开始陆续停产(如东芝TLP181/521-1/621),使得市场一度出现供货紧张的状况,产品的交货期和定价成为厂商竞争的焦点。

经过一年多的恢复与重建,在2012年上半年市场对光耦产品的需求量依然保持强劲增长的趋势下,供应商在重建生产设施和工厂时重新评估他们的产品供应问题,纷纷利用高效率的生产线全力增加产能,使得最近一段时期产品的供应趋向良好,价格也基本保持稳定。东芝电子(上海)有限公司市场部副总经理中井太一郎介绍:“东芝目前已推出了适用最新高性能封装产线的新产品TLP185(TLP181的替代品),以及TLP785(替代TLP521-1/621),这些新产品和原来的产品完全兼容。此外,东芝在泰国新建的工厂预计于2013年第二季度(4~6月)开始量产,建成后产能将会超过洪水前的水平。”

《国际电子商情》东芝电子(上海)有限公司市场部副总经理中井太一郎

东芝电子(上海)有限公司市场部副总经理中井太一郎

同时,对于光耦产品的未来市场发展,有部分厂商表示,随着中国经济与欧洲、美国经济的不明朗,预计接下来几个月光耦订单将会趋缓,严峻的竞争将来自光耦合器供货商的价格及客户要求较长的付款期限,在这些情况下,企业将出现优胜劣汰,新一轮的市场“洗牌”在所难免,最终一些更具实力的光耦合器厂商会生存下来。

面对如此复杂的市场变化,迫切要求光耦器件供应厂商能够紧跟目前电子产品的总体设计趋势(即增加电路密度和更高的功率密度),在减少工作空间的情况下实现更有效的隔离效果,并提供速度更快的光耦及栅极驱动产品。此外,除了大众消费类电子产品之外,工控行业市场也成为了目前厂商们主力开拓的重点应用领域之一。

新标准要求具备更长的绝缘距离

今年4月,中国质量认证中心(CQC)发布公告宣布,信息技术设备、电信终端产品强制性认证安全测试标准GB 4943.1-2011 将于2012年12月1日起实施,以替代旧版标准GB 4943-2001。在新的标准中,对海拔2000米以上的使用设备在电气间隙和爬电距离要求上与旧版标准及等同的IEC标准有较大差异,其电气间隙要求值按海拔5000米的要求需乘以倍增系数1.48,因此,在这类设备中使用的跨接在初次级间的关键零部件,特别是光电耦合器也要求必须要满足这一标准,否则将在产品上新增警告标示。

《国际电子商情》威世(Vishay)科技亚洲有限公司亚洲区市场总监(光电子)Jason Soon

威世(Vishay)科技亚洲有限公司亚洲区市场总监(光电子)Jason Soon

对此,威世(Vishay)科技亚洲有限公司亚洲区市场总监(光电子)Jason Soon指出:“CQC标准GB4943:2011对在海拔5000米条件下工作的产品提出了新的要求,导致现有的很多电源产品都需要进行重新设计。目前OEM厂商开始要求他们的电源供应商要符合这项法规,即原来采用隔离电压为3.75kV光耦设计的现有产品必须改用具有更长内部绝缘距离的光耦组件,而更长的绝缘距离将使隔离电压提高到5kV。”针对这一新的标准,Vishay开发出了VOL617A-x和TCLT10xx系列SMD封装的光耦,该产品能够达到中国最新标准对5000米海拔条件下工作的要求,采用无卤素复合材料,光耦被放在高度空间有限的印制电路板的下端,非常适合于交流适配器对小型化的要求。

东芝光耦已连续两年(2010、2011年)占据全球市场份额的第一位,目前该公司的目标是按照各地区不同的市场需求,开发产品及扩大产品阵容。中井太一郎表示:“在日本、欧美市场上,普遍要求产品要有更高的抗干扰性和可靠性,以及更快的速度;在中国市场上,东芝正按照中国最新的安全标准(CQC)来开发产品,市场对于光电耦合器产品要求有很高的安全性、绝缘性能和抗干扰性能。”

《国际电子商情》亿光电子(Everlight)红外线事业处副处长蔡錦威

亿光电子(Everlight)红外线事业处副处长蔡錦威

亿光电子(Everlight)红外线事业处副处长蔡錦威也表示道:“新型光电耦合器需要提供一体化设计,且具有以下优点:广泛的工作温度(-55°c至+110°c);薄型化(2mm厚度)设计;可承受高隔离电压(5kvrms/分钟);良好的外部爬电距离(8mm);CTR(电流传输比)在低输入电流下(1mA);无卤素。最近亿光开发出了小型化封装(LSOP)、长爬电距离的光耦系列产品,设计师可以在设计中减少整体厚度及尺寸,无须牺牲在较高的温度或工作电流下的性能;同时,该组件还可满足所有安规及环保要求。”

工控行业应用需求增长

近年来,光电耦合器越来越多地被应用于工控行业领域,最常见的应用包括工业网络、电机控制和可再生能源发电等等。特别是随着微电子技术的发展,带有隔离耦合电路的分立光隔离IGBT驱动、IPM智能功率模块等在工控行业中得到了更为广泛的应用,这些复合型集成功率器件为包括变频器和太阳能逆变器在内的工控设备提供了更高的可靠性,以及更为简洁的系统设计。

中井太一郎表示:“东芝目前把中国工业自动化行业作为重点开发的市场之一,且一直拥有很高的市场份额,我们将力争继续扩大高速逻辑类光耦、IGBT驱动类光耦等的市场占有率,特别是运用在工业自动化、变频器等设备上的IGBT驱动光耦产品。”

对于工控行业中光耦产品的具体应用,Jason Soon介绍道:“目前IGBT驱动被大量用于太阳能逆变器领域,由于要提高工作直流电压,相应地要求更长的漏电距离,这种应用场合会有很高的附加费用。为此,Vishay最近推出了一组光IGBT驱动,可用于低功率应用和输出驱动电流达2.5A的更高功率应用。针对这些和其它高漏电的应用,Vishay将很快发布具有更宽外壳封装的元器件。另外,Vishay还发布了一系列专门针对隔离IPM模块设计的IPM驱动,以解决隔离式IPM的各种难题。”

《国际电子商情》ISOCOM中国区市场总监Edward Cai

ISOCOM中国区市场总监Edward Cai

ISOCOM中国区市场总监Edward Cai说道:“在新能源开发政策的倡导下,太阳能逆变器使用高速光耦合器的需求增加,为此我们开发了icpl06xx、icpl263x系列产品,以及高速IGBT(icpl3120)驱动类型的产品,以满足这一新兴市场的需求。我们认为,光耦合器的发展趋势将是更快的速度、占用空间更小、集成度更高,且同时具有隔离和IGBT驱动等功能。”

另外,在一些大型的工控系统中对工业通信网络的需求日益增长,为了保证信号的完整性,从低速的RS232或CAN总线,到高速的RS485接口等各种接口、卡都会用到光耦器件,同时也要求这些光耦器件要具有更快的速度。

《国际电子商情》安华高科技(Avago)隔离产品部市场推广郭再兴

安华高科技(Avago)隔离产品部市场推广郭再兴

安华高科技(Avago Technologies) 隔离产品部市场推广郭再兴表示:“在工业网络中,安华高的数字光电耦合器被应用于作为微处理器和数模转换电路间的接口,适用于多种网络协议,如汽车网络(CANBus)、现场总线(FieldBus)、RS232网络和I2C应用等,且根据应用对速度的要求而定。此外,门驱动光电耦合器则使用于电机控制或可再生能源转换器的功率级电路,门驱动器可以控制转换器中如IGBT和功率MOSFET等功率晶体管,提供可变速度或稳定的电源转换。安华高采用先进Sigma-Delta调制技术和斩波稳定放大器的隔离放大器在电机驱动和电源转换应用中提供精确、安全及可靠的电流和电压感应已经有超过20年的时间。”

工业应用对设备在高温下的运行可靠性要求较高,这一因素也相应地要求内部的元器件能够在温度不断升高的情况下保持稳定的工作状态,对隔离器件来讲则是要具备更广泛的温度范围(如:110°C)。

光电耦合器仍将占据主要市场

总体来说,低厚度、纤薄化外形是目前光电耦合器的主要发展趋势之一,它将影响到电路板上整体零组件的厚度。其次,更高的隔离电压、爬电距离和电气间隙会因电机驱动和太阳能逆变器等越来越高的电压要求而变得更为普遍。而对于不同种类的光耦合器则发展趋势也各有不同:对于数字光电耦合器,要求多通道产品通过在单一封装中结合多个光电耦合器,降低电路板空间需求,以节省总体设计成本;对于门驱动光电耦合器,需要集成短路故障检测和隔离反馈电路,提供紧凑且易于实现的电路保护;对于隔离放大器,则要求更低的失调漂移,以提供工作温度范围内更好的精确度。

另一个值得注意的是,随着用户对功耗关注度的提升,如何改善光电耦合器的电源效率也是重要的诉求之一。例如,安华高最新的5MBd和10MBd数字光电耦合器可提供低工作功耗、低输入驱动和输出供应电流以及低电源供电电压等特性,这些带CMOS输出的新型光电耦合器可以满足客户对于更低功耗、更高隔离电压和不同封装等需求;其新一代的门驱动光电耦合器具备轨到轨输出电压、更高输出驱动电流和相较于前一代两倍的反应速度;最新的ACPL-C87x系列隔离放大器拥有1GΩ的极高输入阻抗,可以简化电压感应应用的外部电阻分压电路设计,从而降低负载功率损耗,带来更高的系统效率。

而对于目前一些非光电隔离器件的兴起,蔡錦威认为:“非光电隔离器主要采用电容/电磁技术,在近年来有一定的成长,市场份额也逐渐在增长,然而,普通耦合器市场仍较为保守,目前来看,在很短的时间内这一新的技术还不会很快取代高速耦合器的市场份额,除非其在成本和性能上有较明显示的优势。”

郭再兴也同意这一观点,他表示:“为了降低铜损,很多应用都要求提高电压而非电流,来达到更高的功率,光电耦合器的发展也循着这一方向以取得更高的隔离电压、爬电距离和电气间隙,且光电耦合器的结构和技术在这样的趋势中占有优势,因为它可以支持更广的绝缘穿透距离(DTI),达到高强化绝缘电压,而数字隔离器由于绝缘层薄且仅提供基本绝缘,因此不可能取代光电耦合器,并且相较于其它类型的数字隔离器,光电耦合器是唯一通过IEC60747-5-5标准认证、拥有强化绝缘能力的隔离器件。”

中井太一郎则表示:“过去一直都有高耐压IC、磁隔离光耦等其它方式的隔离器件,但光电耦合器作为一类安全性较高的器件,在安全性、绝缘性和抗干扰性等方面,和其它隔离方式(磁隔离、电容隔离)相比,要有一定的优势。因此,我们认为其市场需求将会继续存在,光耦在未来仍会不断发展。另外,东芝也在开发和保持光耦优势(高隔离性能、抗干扰性能)的同时,开发具有磁隔离芯片优点(超低功耗等)的产品。”