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东芝扩充四通道数字隔离器 工控板卡向低功耗和高集成继续推进

2026-08-14 09:06640

8月13日,东芝电子宣布扩充DCL34xx0B标准数字隔离器系列,一次增加4款四通道产品。

此次新增型号包括DCL340L0B、DCL340H0B、DCL342L0B和DCL342H0B,其中两款采用4路正向通道配置,另外两款采用2路正向、2路反向配置。加上此前已有的3路正向、1路反向产品,这一系列已经能够覆盖更多工业控制板卡中的信号传输方式。

数字隔离器并不是工厂里能够直接看到的现场设备,却大量存在于PLC、远程I/O、伺服驱动器、变频器、电源以及各种控制板内部。

控制设备中的逻辑电路和现场侧电路往往处在不同电气环境。数字信号在两个区域之间传输时,需要避免高压、浪涌或者地电位差直接进入低压控制部分。数字隔离器承担的就是这层电气隔离工作。

对于控制设备制造商而言,这类器件真正影响的是板卡能不能做得更紧凑,以及设备在复杂电气环境中能不能长期稳定工作。

四通道产品继续增加

此次扩充比较明显的一点,是东芝继续完善四通道数字隔离器配置。

工业控制板的空间一直比较紧张。一块PLC通信板、I/O模块或者驱动控制板上,除了隔离器,还要布置微控制器、电源、通信接口、保护元件和大量外围器件。

如果每一路信号都使用独立隔离器,占板面积和元件数量都会增加。

四通道器件可以在一个封装内处理多路数字信号,对需要多通道隔离的控制板更容易进行紧凑布局。特别是PLC数字量模块、通信接口和驱动控制板,这种需求比较常见。

东芝此次新增4:0和2:2两种通道方向,也明显是在适配不同控制接口。

有些电路主要是控制器向外发送信号,更多需要同一方向通道;而SPI等双向通信接口,则同时存在发送和返回信号。通道方向能够直接匹配具体电路后,设计人员不需要为了凑通道而增加额外器件。

低功耗开始影响控制柜内部设计

新增产品单通道典型工作电流为0.2mA,最高数据传输速率达到25Mbps。

数字隔离器单个器件的耗电量并不大,但一套控制系统内部可能存在几十甚至更多隔离通道。PLC、I/O模块、驱动器等设备又往往长期连续通电。

元件数量积累以后,板卡功耗最终会转化为发热。

对于小型控制器、紧凑型I/O和高密度控制柜来说,降低板卡发热并不是单纯为了节省一点电费,而是关系到内部温升、散热设计和元件寿命。

控制柜空间越紧凑,这种影响越明显。

近年来控制柜内部除了传统PLC和继电器,还会安装更多通信模块、电源、驱动器和数据采集设备。元件越集中,对散热空间的要求就越高。因此,上游电子元件降低功耗,会直接给设备厂留下更多设计余量。

125℃工作温度面向更严苛的设备内部环境

此次新增数字隔离器支持-40℃至125℃工作温度。

这里的125℃并不是说PLC或控制柜正常情况下需要在这么高的环境温度中运行,而是半导体器件本身需要为设备内部局部温升留出余量。

变频器、伺服驱动器和开关电源内部,功率器件工作时会持续产生热量。即使设备外部环境温度并不高,电路板附近的实际温度也可能明显高于柜外。

这也是工业级电子元件与普通消费电子器件在选型上存在差异的原因之一。

设备厂不能只看控制柜所在车间温度,还要考虑器件安装在什么位置、附近有没有功率模块、通风条件如何,以及设备是否长期满负荷运行。

对于变频器和驱动器厂家来说,高温运行能力通常会成为板级元件筛选条件之一。

3000Vrms隔离能力对应工业控制中的基本需求

DCL34xx0B系列最低隔离电压为3000Vrms,并采用磁耦合方式完成信号隔离。

在实际工业设备里,隔离器通常位于控制电路与现场侧之间。

例如PLC输出端可能连接接触器、电磁阀或其他执行设备,输入端则连接现场传感器;驱动器一边处理控制信号,另一边又靠近高压功率电路。不同区域之间如果缺少有效隔离,外部干扰可能直接进入控制部分。

因此,数字隔离器虽然属于芯片级产品,却直接参与PLC、I/O和驱动设备的可靠性设计。

对于终端工厂而言,日常采购通常不会直接购买这种器件,但它会影响最终控制产品的结构和性能。

真正直接面对这一变化的,是PLC厂家、I/O模块厂家、驱动器厂家、电源厂家以及工业电子板卡企业。

设备厂采购正在从单颗元件转向系列化确认

对于工业电子设备厂家来说,一款隔离器能不能使用只是第一步。

真正进入批量设备后,企业往往希望同一系列能够提供不同通道数量、不同信号方向和相近封装规格。这样在开发不同型号的控制板时,可以减少重新验证元件的数量。

此次东芝扩充DCL34xx0B系列后,已经形成4:0、3:1和2:2等多种四通道组合。

这类系列化扩充对设备制造商比较实际。

例如同一家公司同时生产数字I/O模块、通信模块和驱动控制板,不同板卡可能使用不同信号方向。如果可以在同一产品系列中完成选择,采购、设计和元件管理会相对简单。

一旦某个器件经过企业内部可靠性测试并进入合格物料体系,后续同系列产品导入也更容易管理。

工控设备里的“小芯片”正在影响整机结构

PLC、变频器和伺服系统更新时,市场最容易看到的是处理速度、控制轴数和通信功能变化,但这些整机能力背后,往往来自大量基础电子元件的同步升级。

数字隔离器就是其中之一。

它不会直接改变一条生产线的节拍,却影响控制板卡能做到多小、功耗能压到多低,以及复杂电气环境中的信号能否稳定传输。

东芝此次扩充DCL34xx0B系列,更接近工业电子供应链中的一次产品补全,而不是面向终端工厂的大型设备发布。但对于PLC、I/O、传感器接口、驱动器和变频器制造企业而言,四通道、低功耗和高温运行这些指标,正好落在控制板小型化和高密度设计的实际需求上。

从工控产品供应链来看,控制设备的变化并不总是发生在设备外部。很多时候,真正决定下一代PLC、驱动器和I/O模块能不能进一步缩小尺寸、降低发热并提高可靠性的,正是这些藏在电路板上的基础器件。


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