産業用機器の低消費電力化に貢献する4チャネルのスタンダードデジタルアイソレーター

Quad-Channel Standard Digital Isolators Contributing to Lower Power Consumption in Industrial Equipment

当社は、産業用機器向けに、1チャネルあたり0.2mA[注1]の低消費電流を実現し、小型パッケージSSOP16を採用した、中速度領域[注2]の通信対応の4チャネルスタンダードデジタルアイソレーター「DCL341x0Bシリーズ」2品種を製品化しました。
新製品は、順方向3チャネルと逆方向1チャネルの4チャネル構成となっており、デフォルト出力ロジック[注3]がLowの「DCL341L0B」と、Highの「DCL341H0B」の2品種のラインアップとなります。

近年、プログラマブルロジックコントローラーや、アクチュエーター、インバーターなどの産業機器では、機器故障や、異常の波及、および素子の高速化に伴って増加するノイズによる誤動作などの防止が求められています。それを実現するために、高電圧系と低電圧系の異なる電位の回路間で、安全かつ確実に信号を伝送する電気的絶縁が不可欠であり、ノイズの多い環境でも、安定動作を維持できる高信頼性の絶縁デバイスが求められています。また、機器の小型化が進む中で、絶縁デバイスにも小型で高信頼性および長寿命といった特性がこれまで以上に要求されています。
一方、カーボンニュートラル実現に向け、システム全体の低消費電力化も重要な課題となっており、絶縁デバイスにも低消費電力化が求められています。

新製品は、当社独自の磁気結合型絶縁伝送方式[注4]を採用することで、高信頼性および長寿命といった市場要求に対応しています。また、絶縁信号伝送部に当社独自の新規回路技術[注5]を採用することで、25Mbps (max) の安定したデータ伝送を維持しながら、1チャネルあたり0.2mAの低消費電流を実現しています。
加えて、絶縁電圧として3000Vrms (min) の定格を備え、-40～125°Cの動作温度範囲と2.25～5.5Vの電源電圧で動作が可能です。
これにより、機器の安定動作と低消費電力化に貢献します。
パッケージは、業界で標準的な小型SSOP16を採用することで、小型化の要求にも対応しています。

新製品は、順方向3チャネルと逆方向1チャネルの4チャネル構成となっており、SPI[注6]通信を搭載したI/Oインターフェースなどの多チャネルの通信方式に適しています。

また、当社は高速データ通信に対応した産業機器向けスタンダードデジタルアイソレーターとして「DCL54xx01Aシリーズ」、「DCL52xx00シリーズ」や、車載用機器向けスタンダードデジタルアイソレーターとして「DCM34xx01シリーズ」、「DCM32xx00シリーズ」を量産しており、アプリケーションの仕様に合わせて製品選択ができます。

当社は今後も、産業用機器、車載用機器向けに、カーボンニュートラルの実現に貢献するデジタルアイソレーターのチャネル数とパッケージの展開や、性能向上に向けた開発を進めていきます。光結合絶縁素子のフォトカプラーとともに、電気的絶縁が必要な機器の通信・制御で安定動作を支える高品質な絶縁デバイスを提供します。

[注1] 1Mbp動作消費電流の値を使用し、(IDD1+IDD2)/4チャネルで算出。
 　　測定条件 : VDD1=VDD2=3.3V、データ伝送速度tbps=1Mbps、CL=15pF、Ta=25℃
[注2] 最大25Mbpsの通信速度領域
[注3] デジタルアイソレーターの出力端子が、入力信号が未定 (電源投入直後や入力が浮いている状態) のときに、どちらの論理レベルを初期状態として保持するかを示しています。
[注4] 絶縁膜を備えた変調用チップと復調用チップを同一パッケージに内蔵し、磁界により信号を伝達する方式
[注5] 東芝レビュー80巻5号 (2025年9月) 「低消費電力システム設計に貢献するデジタルアイソレーター技術」(PDF : 1.06MB)で発表した当社独自技術
[注6] SPI (Serial Peripheral Interface) : クロック同期でデータを送受信する同期式シリアル通信方式

新製品の主な特長

  1. 低い動作消費電流
  2. 業界で標準的な小型パッケージを採用

特長の解説

1. 低い動作消費電流

図1. DCL541x01Aシリーズ製品と新製品との1チャネルあたりの動作消費電流比較
図1. DCL541x01Aシリーズ製品と新製品との1チャネルあたりの動作消費電流比較

DCL341x0Bシリーズは、絶縁信号伝送部に新規回路技術を採用することで、1チャネルあたり0.2mAの低消費電流を実現しています。
これにより、産業用機器の低消費電力化に貢献します。また、既存ハイスピードタイプのデジタルアイソレーターのDCL541x01Aシリーズと比較して、1チャネルあたりの動作消費電流が約95%低く[注1]なっています。

2. 業界で標準的な小型パッケージを採用

図2. SOIC16-WパッケージとSSOP16パッケージのサイズ比較
図2. SOIC16-WパッケージとSSOP16パッケージのサイズ比較

DCL341x0Bシリーズは産業機器用途で実装互換性のある、標準的な小型SSOP16パッケージを採用しています。
これにより、小型化による実装レイアウトの最適化と、標準的なパッケージによるマルチソース化に貢献します。
また、当社既存製品で採用しているSOIC16-Wパッケージと比較して、パッケージの実装面積が約72%小さく[注7]なっています。

図3. SOIC16-WパッケージとSSOP16パッケージの実装面積比較
図3. SOIC16-WパッケージとSSOP16パッケージの実装面積比較

[注7] SOIC16Wパッケージサイズ : 10.3×10.3×2.65mm (typ.)、SSOP16パッケージサイズ : 4.9×6.0×1.75mm (typ.)

アプリケーション

  • 産業用オートメーション (プログラマブルロジックコントローラー、I/Oインターフェースなど)
  • フィールド機器 (センサー、アクチュエーターなど)
  • モーター制御
  • インバーター
  • スイッチング電源

新製品の主な仕様

品番 DCL341L0B DCL341H0B
チャネル数
(順方向 : 逆方向)		 4
(3:1)		 4
(3:1)
デフォルト出力ロジック Low High
パッケージ P-SSOP16-0405-0.64-001
絶対
最大
定格		 動作温度 Topr (°C) -40～125
保存温度 Tstg (°C) -65～150
絶縁耐圧 (1min.)
BVSS (Vrms)		 Ta=25°C Min 3000
推奨
動作
条件		 電源電圧 VDD1 (V) Topr=-40～125°C 2.25～5.5
電源電圧 VDD2 (V) 2.25～5.5
電気的
特性		 1Mbps 動作消費電流 1次側 電源 IDD1(1) (mA) VDD1=VDD2=3.3V、
fCLK=500kHz、
duty=50%の方形波、
CL=15pF、Ta=25°C		 Typ. 0.35 0.35
2次側 電源 IDD2(1) (mA) 0.445 0.445
25Mbps 動作消費電流 1次側 電源 IDD1(25) (mA) VDD1=VDD2=3.3V、
fCLK=12.5MHz、
duty=50%の方形波、
CL=15pF、Ta=25°C		 Typ. 6.5 6.5
2次側 電源 IDD2(25) (mA) 5.8 5.8
データ伝送速度
tbps (Mbps)		 VDD1=VDD2=2.25～
5.5V、
Ta=-40～125°C		 Max 25 25
伝搬遅延
tPHL、tPLH (ns)		 VDD1=VDD2=3.3V、
50kHz、Duty=50%、
tr=tf=2ns、
Ta=25°C		 Max 52 52
コモンモード過渡耐性
|CMTI| (kV/μs)		 VDD1=VDD2=3.3V、
VI=VDDI or 0V、
VCM=400V、
Ta=25°C		 Min 30 30
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関連コンテンツ

新製品の詳細については下記ページをご覧ください。
DCL341L0B
DCL341H0B

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アイソレーター/ソリッドステートリレー(SSR)

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