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最近，MPS公司（Monolithic Power Systems）推出來一系列電氣隔離產(chǎn)品，包括隔離柵極驅(qū)動器、變壓器驅(qū)動器、隔離電源模塊、數(shù)字隔離產(chǎn)品和隔離放大器等，以應(yīng)對快速發(fā)展的新興領(lǐng)域需求，如太陽能和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、新能源汽車及充電樁等應(yīng)用。MPS公司DC-DC 產(chǎn)品線業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理殷亮先生為我們講解了這些產(chǎn)品的原理和優(yōu)勢。 我們?yōu)槭裁葱枰綦x？電氣隔離主要應(yīng)用在高壓和惡劣的工業(yè)環(huán)境中。首先是出于安全考慮，即保護人員和低壓側(cè)電路不受高壓側(cè)的沖擊。其次是防干擾，將原邊側(cè)和副邊側(cè)分開，把模擬信號地和功率地分開，保證信號的穩(wěn)定性。最后還要進行電平轉(zhuǎn)換，一次性完成隔離和電平轉(zhuǎn)換兩種功能。 
殷亮說，需要電氣隔離的場景很多，如服務(wù)器電源、通信電源、太陽能逆變器、風(fēng)能傳輸、不間斷電源、可編程邏輯控制器、戶外大電流LED照明控制系統(tǒng)、工業(yè)伺服電機、變頻器驅(qū)動、電動汽車逆變器、電動汽車充電器和高壓直流變換等等。其中這些領(lǐng)域增長迅速，尤其是在中國市場：5G通信電源，電動汽車相關(guān)的牽引逆變、充電樁、車載充電和直流變換。為此，MPS開發(fā)了相應(yīng)的驅(qū)動隔離、信號隔離和電源隔離這三大類產(chǎn)品。 殷亮介紹說，隔離技術(shù)由來已久。最傳統(tǒng)的是光耦隔離，它利用LED將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，再通過光敏材料轉(zhuǎn)換成電信號。其缺點是壽命較短（LED發(fā)光亮度會逐漸衰減）、電流偏大（LED需要毫安級的驅(qū)動電流）、尺寸較大、速率較低（小于10Mbps）、對共模干擾敏感和傳輸延遲高。
磁隔離技術(shù)和電容隔離技術(shù)則是基于硅工藝開發(fā)，具備產(chǎn)品壽命長、工作電流低、封裝尺寸小、傳輸速率高、抗共模抗干擾能力強和延遲低等優(yōu)點。由于磁隔離技術(shù)的原理是微型變壓器，所以會對外部產(chǎn)生EMI干擾，而且其自身的磁抗擾度也比較低。高壓電容隔離技術(shù)則基于高頻載波耦合原理，其EMI特性優(yōu)良，也不存在磁噪聲問題。出于這些考慮，MPS選擇了高壓電容隔離技術(shù)路線。 隔離驅(qū)動器 MPS推出的隔離驅(qū)動器可驅(qū)動各種功率器件，包括硅材料的FET和IGBT，以及SiC和GaN材料的FET。產(chǎn)品型號是MP18831/51/71或者MPQ18831/51/71（車規(guī)），其中31系列是雙輸入半橋型拓撲，51系列是獨立的雙通路拓撲結(jié)構(gòu)，71系列則針對半橋應(yīng)用。這些產(chǎn)品能夠全部覆蓋客戶所需的不同拓撲結(jié)構(gòu)。
殷亮說，除了配置靈活，這幾款產(chǎn)品還具有其他諸多優(yōu)點。原副邊的耐壓等級達到了5kV以上，處于業(yè)界領(lǐng)先的水平，能極大地增強系統(tǒng)安全性。共模抗干擾能力是100kV/μs以上。欠壓鎖定范圍是3V-15V，方便客戶使用同一產(chǎn)品來適配不同的半導(dǎo)體器件。副邊側(cè)的供電電壓能夠達到30V，比市面上的主流產(chǎn)品高出5V，能夠極大地減小副邊側(cè)因為開關(guān)中點被拉負而導(dǎo)致?lián)舸┑娘L(fēng)險。非車規(guī)產(chǎn)品具有4A的電流能力，車規(guī)產(chǎn)品的拉電流能力提升到了8A。傳輸延遲50ns，能夠滿足不同開關(guān)頻率的要求。 該系列產(chǎn)品有3種封裝行駛：寬體16pin、窄體16pin和 5mm x 5mm LGA-13pin，方便客戶在不同的應(yīng)用場景里的選型，包括適配于太陽能逆變器、DC/AC 逆變器、離線隔離AC/DC 變換器及半橋應(yīng)用。三種封裝的耐壓等級分別是5 kV 、3kV和2.5kV。 信號隔離：數(shù)字隔離器 數(shù)字隔離器的原理是：原邊側(cè)的數(shù)字信號經(jīng)過濾波后被耦合進高頻載波信號，通過高壓電容的隔離介質(zhì)，傳遞到副邊側(cè)再解調(diào)為邏輯信號。MPQ276xx系列是2-6通道的數(shù)字隔離器，可兼容3.3V或者5V兩種不同的邏輯電平信號，數(shù)據(jù)傳輸率高達150Mbps，能夠適配各種不同的總線要求和IO信號傳輸需求。
依靠先進的硅晶圓制程，MPQ276xx實現(xiàn)了低功耗。MPQ276xx共模抗干擾能力達100kV/μs以上，隔離耐壓達5kVrms（也可選耐壓2.5kVrms的小封裝）。通道方向可選原邊到副邊或副邊到原邊。 電源隔離：隔離電源模塊 上述多通道信號隔離器需要兩套供電系統(tǒng)，原邊和副邊各一，因此要搭配一個隔離電源模塊。MPS開發(fā)了隔離電源模塊MIDxxW0505系列，其中x代表不同的功率等級，0505代表示5V轉(zhuǎn)5V。 該電模塊的輸入電壓范圍是4.5V到5.5V，帶有閉環(huán)控制，具備優(yōu)良負載調(diào)整率和強磁場抗干擾能力。輸出功率有0.6W和1W可選， 客戶可根據(jù)后級的負載需求來選擇。 寬體封裝下抗擾能力達到5kVrms，窄體封裝的隔離等級為3kVrms。
基于上述的信號隔離器和隔離電源模塊，MPS推出了一個二合一產(chǎn)品，將數(shù)字隔離器和隔離電源模塊集成到一個封裝內(nèi)，減小了占板面積并可簡化用戶設(shè)計，這就是MP(Q)278xx系列。同樣，該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸速率和共模抗干擾能力也達到了業(yè)界領(lǐng)先水平。 MPS的隔離電源不止這些，還包括中大功率電源 IC。關(guān)于這一部分，詳情請參見“MPS布局隔離電源板塊 推出一系列中大功率應(yīng)用產(chǎn)品”。 附 - 相關(guān)產(chǎn)品鏈接： 1. www.monolithicpower.cn: https://www.monolithicpower.cn/? ... ntent=press_release 2. MPQ27800: https://www.monolithicpower.cn/c ... ntent=press_release 3. MP18831: https://www.monolithicpower.cn/c ... ntent=press_release 4. MPF32010 : https://www.monolithicpower.cn/c ... tm_source=publisher 5. MID1W0505: https://www.monolithicpower.cn/c ... ntent=press_release 6. MID1W0505A-3: https://www.monolithicpower.cn/c ... tm_source=publisher |
