編者按：為了減緩地球溫室效應(yīng)，世界各國以全球協(xié)約的方式實(shí)施減排溫室氣體行動,，中國提出“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo),，開始實(shí)施以新基建為核心的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級行動，讓科技創(chuàng)新成為減碳的重要手段,。從新興的光伏發(fā)電到風(fēng)能發(fā)電、儲能,、新能源汽車,、充電樁，到傳統(tǒng)的通信基站,、服務(wù)器等,，大力推廣使用節(jié)能的大功率電源技術(shù)解決方案，而大功率電源技術(shù)進(jìn)一步對于“隔離技術(shù)”提出了創(chuàng)新挑戰(zhàn),。日前,，MPS公司 DC/DC產(chǎn)品線業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理殷亮系統(tǒng)地講解了隔離電源技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案。
隔離與隔離技術(shù)
大功率電源為什么需要隔離技術(shù)呢,？MPS公司 DC/DC產(chǎn)品線業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理殷亮詳細(xì)講述了電源隔離技術(shù)的工作原理,。
首先，隔離從最最直觀的角度來說是安全,，大功率電源往往要采用高電壓和大電流來驅(qū)動,，為了避免人體接觸電子產(chǎn)品的高電壓和大電流,，就需要采取隔離手段來保證安全使用。
從上圖可以看到原邊側(cè)比如是低壓側(cè),，副邊側(cè)比如是高壓側(cè),，原邊側(cè)有可能在設(shè)計(jì)的時候會有一些人機(jī)交互的按鈕，或者說外殼會牽涉到人體能夠觸摸到,，這時候如果我們在原副邊進(jìn)行一個完全的電氣隔離,，就能夠很好的保護(hù)人體和低壓側(cè)的電路，防止高壓側(cè)的電壓沖擊或任何的ESD串?dāng)_干擾到控制側(cè)和人體,。
其次,，隔離技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)抗干擾。如果做電氣隔離,，原邊側(cè)和副邊側(cè)的地其實(shí)是完全獨(dú)立分開的,，沒有任何回路，這樣的就能夠把模擬信號地和功率地分開,。實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了一些防噪聲的設(shè)計(jì),。另外在信號連接上能夠更好地保持穩(wěn)定性，因?yàn)橄鄬碚f,，模擬信號對這種電平信號的敏感度會比高壓側(cè)高,，盡可能把它們隔開。
第三,，電子系統(tǒng)往往要用到電平轉(zhuǎn)換,，隔離技術(shù)中的兩個模擬地是分開的，換成高低（high,，low）也就是0,，1的這種數(shù)字信號以后，它所對應(yīng)的輸出電平是由它的供電電壓來決定的,，就能夠一次性完成隔離和電平轉(zhuǎn)換的雙重作用,。
在隔離技術(shù)發(fā)展過程中，MPS公司探索出了五種不同的實(shí)現(xiàn)方案,，即形成了五種電源隔離類產(chǎn)品,。
一是隔離柵極驅(qū)動器。
它是針對普通硅MOS或者IGBT或碳化硅這類器件的外部驅(qū)動,，這個驅(qū)動器是自帶隔離的,，原副邊是兩套系統(tǒng)，兩套供電兩套地,，只是純粹地傳遞能量和信號,，它中間是有高壓電容進(jìn)行隔離的。
二是針對隔離驅(qū)動副邊側(cè)進(jìn)行供電的變壓器驅(qū)動器,。
它的供電是需要和原邊的輸入電壓進(jìn)行隔離,，我們需要用變壓器造一個輔助的供電系統(tǒng)。
三是隔離電源模塊,。
當(dāng)客戶在做板級設(shè)計(jì),，考慮到尺寸、設(shè)計(jì)的復(fù)雜難度和開發(fā)周期,，有些客戶會更傾向于采用隔離電源模塊,，隔離電源模塊相當(dāng)于把整個變壓器的設(shè)計(jì)完全用IC的形式來實(shí)現(xiàn)，同時也極大地縮短了設(shè)計(jì)的周期,。
四是數(shù)字隔離驅(qū)動器,。
與模擬隔離產(chǎn)品的同點(diǎn)在于，它傳遞的是數(shù)字信號,，有若干路的原邊到副邊或者副邊到原邊的信號傳輸,，原副邊都會有相應(yīng)的供電。
五是數(shù)字就是隔離放大器,。
這種隔離產(chǎn)品用來檢測電流/電壓進(jìn)行從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換,，但同時它的模擬側(cè)和數(shù)字側(cè)也是兩套不同的供電和接地的系統(tǒng)。
五款先進(jìn)的隔離電源解決方案
1,、 3kW功率級隔離電源整體方案
針對3KW功率級別,，MPS推出了一整套電源轉(zhuǎn)換方案，其輸入電壓范圍為85V至265Vac,，輸出電壓為48V,，包括Totem Pole PFC（圖騰柱PFC）和LLC兩級電路。它采用了MPS的隔離型門極驅(qū)動MP188xx,、PFC/LLC控制器MPF320x0,、集成電源型數(shù)字隔離器MPQ27800和隔離電流傳感器MCS180x等最新產(chǎn)品。這些器件的協(xié)同設(shè)計(jì),，使得該方案實(shí)現(xiàn)了2.14W/cm3的功率密度,，整體轉(zhuǎn)換效率達(dá)到96%。
2,、隔離型門極驅(qū)動產(chǎn)品MP18831
MP18831是一款隔離型半橋門極驅(qū)動器,，具有高達(dá)4A的拉灌峰值電流能力。利用MPS專有的高壓容性隔離技術(shù),，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)5KVRMS的耐受電壓和額定值大于100KV/us的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）,。該門極驅(qū)動器可以驅(qū)動各類型電源開關(guān)器件，具有傳播延遲短和脈寬失真小的特性,，封裝選擇有SOIC-16 NB/WB,、LGA-13等。
3,、集成電源型的四通道數(shù)字隔離器——MPQ27800
它可以提供高達(dá)150Mbps的傳輸速率和5V/200mA的隔離供電,，信號傳輸方向可以有多種選擇,，完美替換傳統(tǒng)的光耦隔離器并提供更佳的性能。同樣地,，它采用高壓電容隔離技術(shù),，可以實(shí)現(xiàn)5KVRMS的隔離耐壓。
4,、AC/DC功率轉(zhuǎn)換數(shù)字控制器MPF32010
圖騰柱拓?fù)涫褂糜性撮_關(guān)管代替雙升壓拓?fù)渲械亩O管整流器,。這種配置方式可以增加整體效率。而且MPF32010集成了整個控制回路,，并能允許用戶通過友好的圖形用戶界面微調(diào)圖騰柱的操作,，從而大大簡化了圖騰柱的設(shè)計(jì)。
5,、獨(dú)立的隔離電源模塊MID1W0505,，MID6W2424系列
MID1W0505A是一款半調(diào)制型、隔離式DC/DC變換器,，在-40°C至+125°C工作溫度范圍內(nèi)支持4.5V至5.5V的輸入電壓（VIN）以及高達(dá)1W的輸出功率（POUT）,，且具有極好的負(fù)載和線性調(diào)整率。MID1W0505A-3支持3kVDC隔離電壓,，它在一個芯片中集成了功率MOSFET,、變壓器和反饋電路。