進入2014年后,全球電子產(chǎn)業(yè)復蘇的力道愈發(fā)強勁。就產(chǎn)業(yè)類別來看,除了消費類電子及4G網(wǎng)絡等熱點市場之外,汽車、工控和新能源等專業(yè)領域也是不可忽視的潛力增長市場,而這些專業(yè)市場對于光耦合器的需求也就水漲船高。
光耦合器一般是由光發(fā)射、光接收及信號放大三部分組成,廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路等應用中。業(yè)界預計2014年總體光電耦合器市場將繼續(xù)擴大,需求保持增長,且2014年電源管理、可再生能源和汽車市場的增長速度將會超過傳統(tǒng)工業(yè)市場,用于這些領域的光電耦合器產(chǎn)品將會有顯著的上漲。
 東芝(Toshiba)電子(上海)有限公司市場部副總經(jīng)理中井太一郎 |
就技術(shù)方向來看,可以觀察到市場對光電耦合器產(chǎn)品提出了更高的要求。東芝(Toshiba)電子(上海)有限公司市場部副總經(jīng)理中井太一郎指出,光耦合器產(chǎn)品要求具有高度的安全性和絕緣功能,此外低功耗、高可靠性、低噪聲的需求也日益增加。威世(Vishay)科技亞洲有限公司亞洲區(qū)市場總監(jiān)(光電子)Jason Soon也表示,市場的低功耗應用需求越來越多,這就提升了對低輸入電流光電晶體管耦合器的要求。ISOCOM公司中國區(qū)市場總監(jiān)Edward Cai同樣認為,新能源市場的興起的確帶動了高速及小體積光耦合器的需求不斷冒升。
 威世(Vishay)科技亞洲有限公司亞洲區(qū)市場總監(jiān)(光電子)Jason Soon |
安全標準日趨嚴格
此外,相關(guān)市場需求趨勢還包括較小的適配器要求更高的封裝密度,因此工作溫度需適應高溫(110℃/125℃)要求;新能源領域如太陽能逆變器的更高工作隔離電壓也促使光耦合器的爬電距離不斷增加;以及針對5,000米海拔應用所設置的CQC GB4943標準,則推動了8mm爬電距離光電耦合器在中國市場的應用。
從產(chǎn)品開發(fā)角度來看,光電耦合器供應商所面臨的挑戰(zhàn)包括:需要在低IF工作狀態(tài)時增加電流轉(zhuǎn)換比(CTR)和實現(xiàn)CTR特征的穩(wěn)定性;增加LED的工作溫度而不損害零件的品質(zhì)和可靠性(如光衰);以及需要增加爬電距離,但仍須努力保持對現(xiàn)有耦合器的一致性。
 安華高(Avago)科技技術(shù)市場營銷工程師郭再興 |
安華高(Avago)科技技術(shù)市場營銷工程師郭再興對于市場需求變化頗有體會,他表示,最近幾年業(yè)界對于光電耦合器的要求有著許多轉(zhuǎn)變,特別是電機驅(qū)動、可再生能源和汽車等新興應用領域,特別著重于性能、質(zhì)量和功能性的提升。
應對這些嚴格要求的光耦合器產(chǎn)品可分為四大類,分別為:用于提高功效的低功率/低電壓光電耦合器;提供更高隔離電壓的較寬爬電/間隙光電耦合器;用于嚴苛環(huán)境應用中、溫度高達攝氏125度的較高工作溫度光電耦合器;以及具有節(jié)省空間、降低總體系統(tǒng)成本和集成功能(如智能柵極驅(qū)動器、電流傳感器)的光電耦合器。
滿足高功率、高效率要求
為了響應市場的要求,安華高科技開發(fā)了數(shù)個滿足新要求的光電耦合器產(chǎn)品系列,包括提供高功效的ACPL-x6xL超低功率數(shù)字光電耦合器;帶有內(nèi)置保護功能的ACPL-3xxJ智能柵極驅(qū)動光電耦合器;用于精密電流/電壓感測的ACPL-C7xx/C8xx/7xxJ隔離放大器;以及ACPL-xxxT汽車等級光電耦合器等。除了這些產(chǎn)品外,郭再興強調(diào),安華高還將會陸續(xù)推出新產(chǎn)品以滿足市場對隔離解決方案的需求,其中涵蓋工業(yè)、汽車、軍事、航空航天應用等。
值得一提的是,安華高科技近期推出了兩款高集成度智能型門極驅(qū)動光耦合器,分別擁有2.5A與4A軌對軌輸出,可以直接驅(qū)動高功率MOSFET或IGBT。該產(chǎn)品具有高電流軌對軌輸出、內(nèi)建LED驅(qū)動電路、主動米勒箝位、高去飽和(DESAT)遮蔽電流源,以及電壓過低鎖定回授控制電路,可為電機控制與電源逆變器等應用提供完整且高成本效益的門極驅(qū)動解決方案。
對此,安華高科技隔離產(chǎn)品事業(yè)部營銷總監(jiān)Kheng-Jame Lee指出,為了滿足高功率與高效率需求,門極驅(qū)動設計變得越來越復雜,該系列新品不僅可以節(jié)省門極驅(qū)動設計的外加零組件數(shù)量,還可為電機驅(qū)動與逆變器應用的精簡門極驅(qū)動光耦合器解決方案立下新的標準。
郭再興標示,為了滿足嚴苛的要求,光耦合器必須使用先進的LED和IC設計,來開發(fā)下一代功能豐富的高性能產(chǎn)品。此外,開發(fā)適合較高集成度和隔離要求的新型光電耦合器封裝也很重要,特別是拉伸封裝方式的光電耦合器(體積較小但具有較寬的爬電/間隙)將變得更為普及,并逐漸替代較舊的標準封裝光電耦合器。安華高科技預計今年這一封裝方式的光電耦合器的出貨量將會超過去年。
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新型封裝推陳出新
Jason Soon也表示,該公司今年的光耦合器出貨量預計將可達10-15%的適中增長,且由于一些日本供貨商逐漸退出低端產(chǎn)品領域,因此Vishay認為產(chǎn)能利用率將持續(xù)增加。按照產(chǎn)品開發(fā)路線圖,Vishay計劃發(fā)布一系列寬體封裝產(chǎn)品,其中包括一個2.5A IGBT驅(qū)動器VOW3120。
同時,該2.5A IGBT驅(qū)動器還將采用Vishay的LSOP封裝,產(chǎn)品型號為VOL3120,能為客戶提供更薄的器件,適用于設計高度受到局限的應用。寬體封裝還將用于提供1Mbd-10Mbd高速光電耦合器,產(chǎn)品型號為VOW135(1Mbd)、VOW22xx(5Mbd)和VOW137(10Mbd)。
Jason Soon特別指出Vishay的競爭優(yōu)勢之一,就是該公司用于制造光電耦合器的芯片是完全在集團內(nèi)部生產(chǎn)的,因此,Vishay既有前端技術(shù),也有后端技術(shù),能夠控制內(nèi)部的后端產(chǎn)能,同時也進行封裝外包,以實現(xiàn)生產(chǎn)的靈活性和對客戶的供應保障。
薄型化高速光耦面市
2010至2012年連續(xù)三年在全球光耦市場排名第一的東芝,近年來也積極擴展相應的產(chǎn)品線,以滿足市場對低功耗、高可靠性、低噪聲產(chǎn)品的需求。同時,東芝也致力于對工業(yè)類市場的高速光耦和驅(qū)動型光耦的推廣,例如,東芝近期推出的新產(chǎn)品TLP2391,這款高速光電耦合器具有交流輸入、低功耗等特點,特別適合工業(yè)類用戶的使用。
該光電耦合器適用于正和負LED電流,可程序設計邏輯控制器應用,并可接受兩種不同極性輸入,分別為漏型邏輯輸入和源型邏輯輸入。通過結(jié)合兩個反向并聯(lián)的LED,TLP2391同時支持漏型邏輯和源型邏輯,因而無需使用橋接電路。該產(chǎn)品還支持10Mbps高速通信,據(jù)了解,這樣的速度已達到其它東芝雙輸入光電耦合器的兩倍,可應用于工業(yè)應用的通信界面,如伺服電機和工廠自動化設備等。
中井太一郎表示,由于市場在封裝方面對超薄、貼片的要求越來越多,為此,號稱業(yè)界最薄的高速光耦(TLP5701/5702)成為了東芝目前的主推產(chǎn)品之一。該系列產(chǎn)品是首批使用低高度SO6L封裝的東芝光電耦合器,用于驅(qū)動中小功率IGBT和MOSFET。這些新產(chǎn)品將有助于薄型化設備的開發(fā),并且雖然擁有低高度,但仍可以確保8毫米爬電距離,因而適用于需要較高隔離規(guī)格的場所。
另外,通過采用BiCMOS制造技術(shù),TLP5701和TLP5702可實現(xiàn)2.0mA(最大)低供電電流和低功耗。同時,與原先的大功率、高可靠性紅外線LED配合,它們還可以應用于包括需要高溫穩(wěn)定性的環(huán)境下,例如工廠自動化和家用太陽能光電電力系統(tǒng)、數(shù)字家電和控制設備等。
該系列高速光耦的最大傳輸延遲時間和傳輸延遲偏差在定義的工作溫度范圍(最高攝氏110度)內(nèi)均可以獲得保障,因此能夠減少逆變電路的停滯時間,從而確保更高的工作效率。據(jù)介紹,東芝新近推出的產(chǎn)品已取得了中國安全規(guī)格(CQC)的認證。事實上,在中國市場,東芝一直都把工業(yè)自動化行業(yè)作為重點開發(fā)的領域之一,努力提升高速光耦、IGBT驅(qū)動光耦的市場銷售份額。
對于產(chǎn)能的擴充,中井太一郎指出,高速光耦、驅(qū)動光耦和小型三極管光耦等東芝重點產(chǎn)品都是在東芝最大的高效組裝線生產(chǎn)的,充足的產(chǎn)能完全可以實現(xiàn)穩(wěn)定的供貨。特別是東芝泰國的新工廠在2013年4月已開始生產(chǎn),這將大幅增強東芝的產(chǎn)能,且在泰國生產(chǎn)的高速光耦、IGBT光耦及小型三極管光耦等產(chǎn)品都具有較強的價格優(yōu)勢,能滿足市場的期待,因此為了進一步降低成本,東芝今后將逐步把日本國內(nèi)的產(chǎn)能轉(zhuǎn)移至泰國。
產(chǎn)品價格保持平穩(wěn)
 ISOCOM公司中國區(qū)市場總監(jiān)Edward Cai |
談到市場的發(fā)展,Edward Cai則認為近期市場對于高速光耦合器的需求至少將增加20%,ISOCOM今年上半年將推出速度更快的產(chǎn)品,以及半間距及多通道光耦合器等,產(chǎn)品兼具高可靠性及成本效益兩大優(yōu)勢。ISOCOM的光耦合器月出貨量約在數(shù)千萬顆左右。ISOCOM是一家來自英國的紅外光耦合器供應廠商,具有超過30年的光耦制造經(jīng)驗,該公司產(chǎn)品涵蓋商業(yè)及工業(yè)應用領域。
另一方面,由于光耦合器的供應廠商越來越多,也使得產(chǎn)品價格呈現(xiàn)出平穩(wěn)但些微下降的趨勢。Jason Soon預計,DIP4封裝耦合器的價格將下滑3-5%,集成度稍高的產(chǎn)品價格則下滑4-7%。不過,也有供應廠商認為客戶將會為集成程度更高的高性能光電耦合器付出更高的價格,因為這些產(chǎn)品可有助于節(jié)省系統(tǒng)級成本和簡化總體電路設計。整體而言,光耦合器廠商將致力于提高性價比,并積極強化低功耗、高可靠性、可高溫作業(yè)的產(chǎn)品線,進一步滿足汽車、工業(yè)設備及新興能源市場的需求。
另外,需要注意的還有數(shù)字隔離器對于光耦合器的取代作用?;旧?,數(shù)字隔離器的著眼點在于擺脫光耦合器的成本、尺寸、功耗、性能和可靠性限制,讓工程師能在設計中實現(xiàn)出色的隔離性能。例如,ADI推出的iCoupler數(shù)字隔離器目前已有5億個以上的隔離通道投入應用,數(shù)字隔離器后續(xù)是否能夠進一步侵蝕光耦合器市場,值得持續(xù)關(guān)注。
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責編:Quentin