隔离

随着互联网和通信基础设施的蓬勃发展，数字控制技术在电信、网络和计算机的电源系统中越来越受欢迎，因为这类技术具备灵活性、器件数量减少、先进的控制算法、系统通信、对外部噪声和参数变化不太敏感等极具吸引力的优势。数字电源广泛用于高端服务器、存储、电信砖式模块等经常会有隔离需求的应用。

隔离在数字电源中的挑战是在紧凑的面积下如何快速准确地传输数字信号或模拟信号通过隔离边界。然而，传统光耦的解决方案有带宽比较低，电流传输比(CTR)会随温度和时间发生大幅变化等问题。而变压器的解决方案有体积庞大、磁饱和等问题。这些问题限制了光耦合器或变压器在某些高可靠性应用、紧凑型应用以及长寿命应用中的使用。本文讨论利用ADI公司 iCoupler®产品的数字隔离技术，来解决在数字电源设计中遇到的这些问题。

<strong>需要隔离的原因</strong>

在设计电源时，遵守安全标准对于保护操作人员及其他人员免受电击和有害能量的侵害至关重要。隔离是满足安全标准要求的重要方法。许多全球机构（比如欧洲的VDE和IEC以及美国的 UL）规定了不同输入和输出电压（稳态和瞬态）水平的隔离要求。例如，在UL60950中介绍了五类绝缘：

<strong>Hein Marais ADI 公司应用工程师</strong>

在仪器仪表、过程控制、工业自动化、电机和功率控制、医疗保健等应用中，需要将信息从各种传感器传送到中央控制器进行处理和分析。系统根据分析结果和用户输入进行优化。为了维护用户接口必须的安全性，并且防止来自信号源的耦合瞬变，必须进行电气隔离。此类系统的例子有很多，例如，精密机械臂需要在有电弧焊等设备的恶劣工业环境下工作，病人监护仪需要在除颤期间工作。

设计系统时必须考虑市场要求，尤其应满足EMC要求。出售产品到欧盟时，需要CE标志；出售产品到美国时，也存在类似要求，如FCC分类认证。为取得这些认证，系统需要执行并通过一套EMC测试。

介绍了ADP1074是一款专为隔离式DC-DC电源设计的电流模式固定频率有源钳位同步正激式控制器。ADP1074集成了ADI公司的专有iCouplers，无需在隔离边界上传输信号的庞大信号变压器和光耦合器。该器件降低了系统设计复杂性、成本和元器件数量，并提高了系统的整体可靠性。ADP1074在原边和副边均集成了隔离器和MOSFET驱动器，提供紧凑的系统级设计，在重负载下的效率优于非同步正激转换器。

以光耦合器和其他分立式解决方案为参照，了解基于iCoupler®数字隔离器技术的ADuM3223和ADuM4223隔离式栅极驱动器如何简化强大的半桥MOSFET驱动器的设计。

PCIM Asia 2017于近日在上海世博展览馆一层2号馆拉开帷幕，为期3天的展会云集世界各地电力电子元器件及相关应用技术知名品牌，向业界呈现即将推出市场的研发产品和技术趋势。

ADI针对光伏逆变、充电桩及储能等领域提前布局，帮助客户解决现有产品的难点和痛处；并与他们一起规划未来的产品，帮助客户降低成本、提高效率。使新能源的开发和利用真正造福千家万户。

在PCIM Asia 2017的展商技术交流论坛上，ADI应用工程师Ken Ye（叶健）今天上午在C36展台为参展的观众带来主题为《ADI电源转换解决方案》的演讲，着重介绍了ADI在光伏逆变、充电桩及储能等领域的投入和布局，以及在这些领域采用系统级方案给客户带来价值。

<strong>作者：Mark Cantrell</strong>

利用序列光耦合器建立双隔离栅会存在一些问题，因为数据完整性很差，而且没有一种紧凑和廉价的方式为两个隔离栅之间的接口提供电源。随着iCoupler®等高性能数字隔离器以及isoPower®器件集成电源的问世，通过分层隔离器建立高压隔离栅现在已经成为一种可行解决方案。

由于新型电池和发电产业的快速扩张，我们需要具有很高工作电压的接口，还要求提供加强绝缘。例如，太阳能逆变器应用具有以下要求：

• 800 VDC的工作电压
• 2级污染等级
• 过压类别III

根据IEC 62109-1标准的有关加强绝缘的规定，这需要：

• 脉冲耐受6000 VPEAK电压
• 800 VDC的工作电压
• 8 mm的增强电气间隙
• 16 mm的增强爬电距离

此爬电距离在当前封装中不可能实现。但是，如果隔离栅可以分成基本隔离栅和补充隔离栅，则对每个隔离栅的要求是：

• 脉冲耐受6000 VPEAK电压
• 800 VDC的工作电压
• 5.5 mm的基本/补充电气间隙
• 8 mm的基本/补充爬电距离

新一代逆变器采用GaN和SiC等先进开关技术。宽带隙功率开关，具有更出色的功效、更高的功率密度、更小巧的外形和更轻的重量，通过提高开关频率来实现。

ADuM120N/ADuM121N1是采用ADI公司iCoupler®技术的双通道数字隔离器。这些隔离器件将高速、互补金属氧化物半导体(CMOS)与单芯片空芯变压器技术融为一体，具有优于光耦合器件和其它集成式耦合器等替代器件的出色性能特征。这些器件的最大传播延迟为13 ns，在5 V下脉冲宽度失真小于3 ns。具有严格的3.0 ns(最大值)通道匹配。

ADuM120N/ADuM121N数据通道属于独立式通道，提供多种配置选择，可承受3 kV rms的电压额定值(参见“订购指南”)。这些器件均可采用1.8 V至5 V电源电压工作，与低压系统兼容，并且能够跨越隔离栅实现电平转换功能。与其它光耦合器不同，可确保不存在输入逻辑转换时的直流正确性。它们提供两种不同的故障安全选项，输入电源未用或输入禁用时，输出转换到预定状态。