纳芯微丨支持15mm爬电距离,纳芯微推出超宽体封装、集成隔离电源的数字隔离器NSIP984x-DSWWR系列

发布时间:2026-08-14 10:08
作者:AMEYA360
来源:纳芯微
阅读量:166

  纳芯微近日宣布推出采用超宽体封装、集成隔离电源的四通道数字隔离器NSIP984x-DSWWR系列,进一步补足了NSIP984x系列组合。NSIP984x系列作为NSIP88xx系列的迭代升级款,采用纳芯微第三代数字隔离技术,可提供更好的隔离耐压等级和性价比。本次推出的新品NSIP984x-DSWWR相较于已推出的NSIP984x‑DSWR产品(SOW16封装),采用超宽体SOWW16封装,在保持优异EMC性能的基础上,将爬电距离从8.15mm提升至15mm,可满足1500V高压系统对增强绝缘的严苛安规要求,为光伏、储能、充电桩等高压应用提供了高可靠性的隔离解决方案。

纳芯微丨支持15mm爬电距离,纳芯微推出超宽体封装、集成隔离电源的数字隔离器NSIP984x-DSWWR系列

  超宽体封装

  筑牢高压隔离屏障

  随着光伏、储能、新能源汽车等应用持续追求更高功率密度,系统内部母线电压已从传统的600V-900V提升至1500V甚至更高。以光伏系统为例,根据IEC 62109等安规标准,1500V高压系统在增强绝缘条件下,隔离器件的爬电距离需达到14mm以上。纳芯微NSIP984x-DSWWR系列采用超宽体SOWW16封装,将爬电距离延长至15mm,并支持7.5kVrms隔离耐压(安规证书申请中),通过更长的爬电距离与更高的隔离耐压,满足高压系统的安规要求,帮助客户简化系统认证难度。

  此外,当系统选用超宽体隔离接口器件时,选用相同封装的NSIP984x-DSWWR系列为其供电,无需再单独配置隔离电源模块或变压器,既是满足安规要求的更简洁方案,也是降低BOM成本和设计复杂度的更优选择。

  例如,当用户想在系统中实现具有超宽体爬电距离的隔离CAN通信电路时,有以下几种IC方案与隔离电源方案:

纳芯微丨支持15mm爬电距离,纳芯微推出超宽体封装、集成隔离电源的数字隔离器NSIP984x-DSWWR系列

  IC方案1:超宽体隔离器+接口

  供电特点:需要提供超宽体变压器/模块,面临额外超宽体认证和大尺寸的挑战

纳芯微丨支持15mm爬电距离,纳芯微推出超宽体封装、集成隔离电源的数字隔离器NSIP984x-DSWWR系列

  IC方案2:宽体隔离器+隔离接口

  供电特点:需要提供两级外置宽体供电串行,整体尺寸大且比较复杂

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  IC方案3:宽体隔离电源(集成变压器和数字隔离器)+隔离接口

  供电特点:需要提供一级外置宽体供电

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  IC方案4:超宽体隔离电源(集成变压器和数字隔离器)+非隔离接口

  供电特点:不需要额外提供隔离电源,集成度最高,认证最简单

  RE性能大幅优化

  轻松通过CISPR32 Class B测试

  纳芯微NSIP984x全系列针对EMI的RE性能进行了大幅优化,在两层PCB板、外围电路无磁珠、无拼接电容、输入5V、带载100mA的测试条件下,NSIP984x-Q1系列均可轻松通过CISPR32 Class B 测试,并保有裕量。外围电路的简化和业内卓越的EMI性能可大大降低系统BOM成本和设计调试难度,缩短终端产品的上市时间。

  通过内置变压器缩小系统尺寸

  提升可靠性

  传统方案中,数字隔离器需单独配置电源进行供电,无论是采用电源模块还是外置变压器,分立方案对系统尺寸和可靠性均会带来挑战。NSIP984x系列内部集成变压器和四通道数字隔离器,属于二合一产品,外围电路无需单独配置电源,相比分立方案可显著降低系统尺寸,尤其在外置电源模块和变压器的方案中,可能因额外的器件和多次焊接带来系统可靠性的问题,而NSIP984x系列采用全半导体生产工艺,可显著降低相关风险,提升系统可靠性。

  封装和选型

  NSIP984x全系工作温度为-40℃~125℃,通道传输速率高达150Mbps,支持100kV/μs的高共模瞬变抗扰度(CMTI);采用SOW16封装的器件已通过UL、CQC、CSA和VDE认证,满足增强隔离要求,目前已全面量产,采用超宽体SOWW16封装的器件安规证书正在申请中,将于近期量产。

  丰富的“隔离+”产品

  引领隔离芯片标杆

  凭借在隔离技术方面的积累和领先优势,纳芯微提供涵盖数字隔离器、隔离采样、隔离接口、隔离电源、隔离驱动等一系列“隔离+”产品,以全生态“隔离+”产品矩阵,为高压系统筑造安全可靠的防线:

  “+”代表增强安全:纳芯微“隔离+”产品提供超越基本隔离标准的安全等级,为客户系统构筑更坚固的高低压安全边界。

  “+”代表全产品生态:纳芯微以成熟的电容隔离技术IP为核心,拓展出包括数字隔离器、隔离采样、隔离接口、隔离电源、隔离驱动等完整产品组合,为客户提供隔离器件的一站式解决方案。

  “+”代表深度赋能应用:纳芯微“隔离+”产品可满足电动汽车高压平台、大功率光储充系统,以及高集成、高效率AI服务器电源等场景的核心需求,实现系统级安全、可靠与高效。

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2026-08-13 09:49 阅读量:173
纳芯微丨同一辆车,为什么氛围灯还会有色差?从3 SDCM到红蓝补偿,拆解量产设计的两大难题——以NSUC15xx系列汽车氛围灯驱动芯片为例
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2026-08-05 10:14 阅读量:311
纳芯微丨SafeNovo® | 车载电源系统功能安全系统方案
  在智能驾驶向高阶演进的过程中,高压直流转换器(DC-DC)作为车载电源系统的核心组成部分,承担着将动力电池高压直流电转换为低压稳定电压的关键功能,持续为激光雷达、域控制器及电子门把手等低压负载供电,其输出电压的稳定性与可靠性直接决定上述设备能否正常工作。DC-DC 处于新能源汽车高压电气架构的关键节点,除完成电压变换外,还须集成过压、欠压保护及诊断功能。  本文将围绕车载电源系统的低压安全目标,阐述其功能安全方案的设计思路与实现路径。  01  车载电源的功能安全要求  车载充电机(OBC)负责将外部交流电转换为高压直流电,为动力电池充电,并在 V2L/V2V/V2G 等场景下实现反向逆变;DC-DC 转换器则将电池高压直流电转换为低压为整车低压网络供电,并在整车上电时通过低压电池对高压电容进行反向预充(上高压)。两者在高压电气架构中共享高压直流母线接口,且在功率拓扑、开关器件及磁性元件上存在复用空间,这为集成化设计提供了技术基础。  基于上述特性,OBC 与 DC-DC 转换器的集成化已成为行业主流设计。此类“二合一”乃至“多合一”方案通过共享结构壳体、冷却流道及控制电路,或在功率拓扑层面进一步复用开关器件或磁性元件,有效提升了功率密度,降低了整机重量。集成后的电源系统需同时满足充电高压安全、热安全与低压供电安全等多重目标。尽管现行国标尚未要求低压系统按功能安全流程开发,但高阶智驾与线控底盘等应用的渗透率不断提升,行业实践已对其提出更严苛的要求。  整车安全目标的导出,须基于危害分析与风险评估(HARA),分析故障行为对人员的影响,通过标准化流程评定风险等级,进而推导出整车层面的安全目标。  以车载电源系统的低压安全为例,若 DC-DC 低压侧输出过压,可能对下游低压负载造成直接且不可逆的损害。典型受影响的关键负载包括域控制器、激光雷达、摄像头等智能驾驶感知与决策单元,ABS/ESP 等线控制动执行模块,电动转向助力系统(EPS)控制器,以及行车大灯、制动灯等照明系统。一旦发生过压,上述负载可能在瞬间被击穿或烧毁,进而引发 ADAS 感知与决策功能完全丧失、转向与制动助力异常退出、全车灯光失效、车门锁止系统失控等连锁高危场景。依据 SAE J2980 给出的风险评估方法,可结合故障行为对人身安全影响的严重度、暴露概率与可控性三个维度,对上述场景进行危害分析与等级评定。  图二 低压安全目标推导示例  基于上述危害分析,国内外主流车企已形成技术共识:低压网络功能安全水平实质上构成了整车安全能力的上限。因此,DC-DC 须集成低压过压与欠压的检测及保护功能,一旦检测到相关事件,系统须在故障容错时间间隔(FTTI)内主动进入安全状态,以最大限度阻断故障对后端敏感负载的冲击。  在安全等级分配上,过压检测与关断功能通常按最高等级 ASIL D 进行开发。而在欠压工况下,由于整车低压蓄电池具备一定的储能容量,能在 DC-DC 输出跌落时短期维持关键负载供电,事故可控性相对较高,因此一般遵循 ASIL B 的要求予以实现。  根据上述安全目标,可进一步导出 DC-DC 输出过欠压分级保护的功能安全需求(本文中阈值相关参数仅为示例,具体定义应按主机厂要求):  1. 过压保护  需依据过压幅值定义分层响应策略:  第一级阈值(16V~17V):要求系统在百毫秒级完成检测与关断。该设计允许短时轻度过压不被误触发,以提升系统在负载动态及纹波扰动下的鲁棒性。  第二级阈值(21V及以上):要求系统在微秒级快速响应并立即关断输出,以防止敏感低压负载瞬间击穿。  2. 欠压保护  同样采用分级策略,并根据故障严重程度施加额外的隔离措施:  第一级阈值(低于9V):系统通过毫秒级检测进行故障报告。  第二级阈值(7V及以下):低压蓄电池能量可能反向倒灌进入 DC-DC 输出端,需由硬件电路实现反向过流检测并立即触发保护。  强制隔离要求:与过压保护仅关断输出不同,欠压保护还要求 DC-DC 在停止工作的同时,主动断开与低压蓄电池之间的电气连接,以防止输出端口内部短路时反灌回路无法被安全切断。  未来随着整车低压网络向48V演进,过压与欠压的保护阈值及故障容错时间间隔(FTTI)窗口需重新标定,但分层保护的基本逻辑保持不变。该策略同样可应用于双 DC-DC 冗余供电架构中:当某一路 DC-DC 出现异常过压时,可在规定的时间窗口内关闭故障通道,并由另一路无故障通道持续供电,从而实现故障隔离与功能维持。这种双 DC-DC 冗余设计(例如两路独立的 DC-DC 分别供电或互为备份)在智驾、线控底盘控制器等高安全等级系统中已较为常见,可有效防止单点过压故障导致系统掉电。  02  低压过压保护功能安全方案  在当前的 OBC/DC-DC 控制架构中,主要存在几种不同的架构方案。一种方案采用单颗高性能 MCU 完成全部控制。另一种方案采用 DSP+MCU 的芯片架构:DSP 仅专注于 OBC、DC-DC 的功率算法控制,低压功能及系统相关控制则由 MCU 实现。在功能划分上,还有一种实践是将与交流桩、直流桩、充电插座、充电盖板的复杂交互功能全部集成到 BMS 或 VCU 中,此时 OBC/DC-DC 只需用 DSP 进行功率算法控制,无需 MCU。  上述不同的控制架构在芯片选型及功能集成度上差异显著,这直接决定了 DC-DC 两级过压保护(如第一级慢速保护与第二级硬件快速保护)在实现 ASIL D 系统功能安全时需要采取截然不同的分解与冗余策略。下文将分别围绕上述不同的架构方案,逐一探讨如何通过安全功能设计满足 DC-DC 两级过压保护的 ASIL D 要求。  架构一:单颗高性能 MCU  该架构升级功能安全的核心逻辑是追求每一个核心器件的“功能安全”,即 DC-DC 系统的 MCU、PMIC/SBC 等核心器件本身需要具备对应的 ASIL 等级。OBC 的控制功能视 MCU 资源而定,可以和 DC-DC 控制共用 MCU,或单独用 DSP 进行控制。  图三 单颗高性能 MCU 功能安全升级措施  通过单颗 ASIL D MCU 实现电压监控功能,部分关键安全机制如下:  冗余电压采样  低压电压采样故障在 DC-DC 系统中构成典型的单点失效:一旦采样值偏低,控制环路会误判输出电压不足而持续升压,导致实际电压过冲,同时依赖该采样值的过压保护功能也会随之失效。为消除这一单点风险,需设置两路独立的低压电压采样通道(图四.a),其中一路供应用层软件实现控制功能,监控层软件则同时接入这两路采样信号,执行电压采样合理性校验,从而有效诊断并覆盖该单点故障。  控制与冗余关断  应用层软件专注于功率算法;监控层软件则作为独立安全通道,利用独立的采样与判断逻辑持续监测第一级慢速过压。一旦识别到故障,监控层直接控制安全状态输出信号(图四.b)。在此基础上,引入硬件过压比较器作为第二级快速过压检测,当输出电压超过硬件设定阈值时,比较器直接通过纯硬件链路触发关断,从而以极低延迟(微秒级)响应过压事件(图四.c),与第一级过压保护形成时间域上的分层覆盖,满足对故障容错时间间隔的要求。  关键供电和基础设施安全  关键电源轨(采样参考供电、MCU 主核供电)及硬件比较器电路需由 ASIL D 等级的 PMIC/SBC 供电保障。该 PMIC/SBC 与 MCU 需建立相互看门狗机制,并对各自内部状态进行持续监控,同时通过上电自检确认硬件关断路径完好。任一监控项异常,均触发独立的故障关断路径使系统进入安全状态(图四.d),避免因关键供电、芯片或安全机制失效导致安全目标被违背。  关断路径  故障汇总使能硬件单元(基于或门逻辑),集中汇聚 MCU 监控层软件触发的安全状态、MCU/PMIC 硬件监控层触发的安全状态以及硬件故障相关的安全状态,并直接控制驱动芯片的使能端执行关断(图四.e)。任意一路信号有效,即触发硬件关断。  图四 架构一 功能安全系统框图  架构二:DSP+MCU 组合架构  该架构将功率控制、低压功能与功能安全进行了解耦拆分:两颗 DSP 芯片仅专注于功率算法控制,另由一颗独立的功能安全 MCU 承担低压功能管理、故障检测及安全状态使能。  图五 DSP+MCU 组合功能安全升级措施  与架构一相比,该方案将监控相关功能全部移植到 MCU 中。监控功能的安全等级可依据 DC-DC DSP 是否为功能安全芯片进行灵活分解:图六所示方案中,DC-DC DSP 自身仅执行基本看门狗等监控,达到 ASIL A(D) 等级;而核心监控功能则按照 ASIL C(D) 开发:  冗余电压采样(图六.a);  MCU 监控层检测第一级慢速过压,两路合理性故障过压触发安全状态(图六.b);  硬件第二级快速过压检测触发安全状态(图六.c);  硬件监控层触发安全状态(图六.d);  安全状态汇总触发驱动芯片关闭(图六.e);  与单 MCU 架构的唯一区别在于,该方案将功率相关的 PWM 控制放入了 DC-DC DSP。  图六 架构二 功能安全系统框图  架构三:纯 DSP 组合  升级方案一  当 OBC/DC-DC 的低压相关功能均集成到整车其他控制器的时候,对于 OBC/DC-DC 来说就仅需执行功率控制,这个时候功能安全实现也就转移到了 DSP 中。  图七 纯 DSP 组合功能安全升级措施一  在该双 DSP 冗余架构下,DC-DC 输出级的“检测—判断—执行”安全功能被分解至两颗 DSP,并通过 PMIC/SBC 及外围电路满足相应安全等级,以 DSP 冗余实现系统级高功能安全。关键安全机制细化为以下四个层面:  冗余电压采样  DC-DC 输出电压两路采样信号同时接入 DC-DC DSP 与 OBC DSP,第一路采样仅需提供给 DC-DC DSP 用于功率算法控制,另外两颗 DSP 监控层软件均采样两路进行合理性校验(图八.a)。  控制与冗余关断  正常工作时,由 DC-DC DSP 负责实现输出功率算法控制。与此同时,DC-DC DSP 与 OBC DSP 均具备独立检测第一级慢速过压的能力,并各自控制一路安全状态输出信号。任一 DSP 识别到过压,会通过监控层软件触发关断(图八.b/c),即使 DC-DC DSP 发生失效,冗余 DSP 仍能可靠地使系统进入安全状态。同时第二级快速过压检测和前述架构保持一致(图八.d)。  关键供电与基础设施安全  两颗 DSP 的关键电源轨(包括采样参考供电、主核供电等)、硬件比较器电路均由满足 ASIL D 等级的 PMIC/SBC 提供。该 PMIC/SBC 与 DSP 需建立看门狗机制,并对各自内部状态进行持续监控。DC-DC DSP 也应具备上电自检功能检查硬件关断路径是否正常。任何监控机制检测到异常,都需触发安全状态输出(图八.e)。  关断路径  所有安全状态信号包括:两颗 DSP 监控层软件触发的故障、PMIC/SBC、两颗 DSP 硬件监控层触发的故障以及硬件过压比较器信号,统一汇入一个基于或门逻辑的故障汇总硬件单元,该单元直接控制驱动芯片的使能端执行关断(图八.f)。  图八 架构三 功能安全系统框图一  升级方案二  鉴于基于 DSP 的功能安全监控软件开发存在一定难度(需构建严格的软件分区隔离、双通道交叉比较、程序流检测与窗口看门狗等复杂冗余机制),且对该软件监控自身的鲁棒性(如发生共因失效或软件本身缺陷时可能无法可靠关断)存在顾虑,下述方案完全摒弃 DSP 内部自带的安全机制,转而通过增加独立外部硬件电路来实现第一级电压监控,从而简化系统安全架构的设计。  图九 纯 DSP 组合功能安全升级措施二  与架构三的升级方案一相比,该方案将第一级过压检测移植到硬件比较器进行实现。图十所示方案中,DC-DC DSP 自身仅执行基本看门狗等监控,达到 ASIL A(D) 等级;两级的过压检测均由硬件实现:  控制用电压采样(图十.a);  硬件检测用电压采样(图十.b);  硬件第一级慢速过压检测触发安全状态(图十.c);  硬件第二级快速过压检测触发安全状态(图十.d);  硬件监控层触发安全状态(图十.e);  安全状态汇总触发驱动芯片关闭(图十.f);  图十 架构三 功能安全系统框图二  该方案有三个局限性:  硬件冗余关断与自检  硬件过压慢速保护提供冗余关断路径,必须通过关断路径自检覆盖潜伏失效;该保护路径的自检可能显著延长上电时间,需在安全覆盖与启动性能间取得平衡。  硬件过压滤波的响应  硬件 RC 滤波下,触发时间随过压幅值增大而缩短,无法实现软件的延时一致性;若采用该方案则滤波参数须与客户共同定义并达成一致,避免因响应差异导致鲁棒性问题。  图十一 硬件滤波时间示例  欠压保护功能安全实现  欠压保护采用冗余硬件实现难度较大,部分 DC-DC 要求不带小电池启动,一般由软件实现故障检测。  在电源系统升级的实际落地中,升级方案一采用系统集成与开发简化的设计思路:通过复用现有 MCU 资源实现高功能安全要求,无需额外使用高安全等级的 MCU,从而降低 BOM 成本和开发投入。该方案将软件及系统架构的改动限制在可控范围内,显著缩短开发周期。此外,该设计支持 OBC 系统后续平滑升级功能安全等级,具备良好的架构扩展性。  03  低压欠压保护功能安全方案  在基于上述架构的前提下,第一级欠压故障的检测方法与过压基本一致,但欠压无法采用硬件比较器进行快速检测。第二级欠压故障因 DC-DC 输出端口与小电池之间的压差较大,可利用低压侧反向过流检测实现快速判断。在故障响应中,为避免内部短路导致能量反灌,除停止 DC-DC 功率输出外,还需断开 DC-DC 输出端口与小电池的连接,这就要求在 DC-DC 输出端口配置一个安全开关。同时,DC-DC 还可利用该安全开关断开与闭合前后的电压变化,来判别故障属于 DC-DC 内部还是外部,进而采取不同的关断措施。  图十二 欠压检测功能安全系统框图
2026-08-04 14:31 阅读量:318
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