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最近，MPS公司（Monolithic Power Systems）推出來一系列電氣隔離產品，包括隔離柵極驅動器、變壓器驅動器、隔離電源模塊、數字隔離產品和隔離放大器等，以應對快速發展的新興領域需求，如太陽能和風能發電系統、新能源汽車及充電樁等應用。MPS公司DC-DC 產品線業務拓展經理殷亮先生為我們講解了這些產品的原理和優勢。 我們為什么需要隔離？電氣隔離主要應用在高壓和惡劣的工業環境中。首先是出于安全考慮，即保護人員和低壓側電路不受高壓側的沖擊。其次是防干擾，將原邊側和副邊側分開，把模擬信號地和功率地分開，保證信號的穩定性。最后還要進行電平轉換，一次性完成隔離和電平轉換兩種功能。 
殷亮說，需要電氣隔離的場景很多，如服務器電源、通信電源、太陽能逆變器、風能傳輸、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、工業伺服電機、變頻器驅動、電動汽車逆變器、電動汽車充電器和高壓直流變換等等。其中這些領域增長迅速，尤其是在中國市場：5G通信電源，電動汽車相關的牽引逆變、充電樁、車載充電和直流變換。為此，MPS開發了相應的驅動隔離、信號隔離和電源隔離這三大類產品。 殷亮介紹說，隔離技術由來已久。最傳統的是光耦隔離，它利用LED將電信號轉換為光信號，再通過光敏材料轉換成電信號。其缺點是壽命較短（LED發光亮度會逐漸衰減）、電流偏大（LED需要毫安級的驅動電流）、尺寸較大、速率較低（小于10Mbps）、對共模干擾敏感和傳輸延遲高。
磁隔離技術和電容隔離技術則是基于硅工藝開發，具備產品壽命長、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點。由于磁隔離技術的原理是微型變壓器，所以會對外部產生EMI干擾，而且其自身的磁抗擾度也比較低。高壓電容隔離技術則基于高頻載波耦合原理，其EMI特性優良，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路線。 隔離驅動器 MPS推出的隔離驅動器可驅動各種功率器件，包括硅材料的FET和IGBT，以及SiC和GaN材料的FET。產品型號是MP18831/51/71或者MPQ18831/51/71（車規），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構，71系列則針對半橋應用。這些產品能夠全部覆蓋客戶所需的不同拓撲結構。
殷亮說，除了配置靈活，這幾款產品還具有其他諸多優點。原副邊的耐壓等級達到了5kV以上，處于業界領先的水平，能極大地增強系統安全性。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品來適配不同的半導體器件。副邊側的供電電壓能夠達到30V，比市面上的主流產品高出5V，能夠極大地減小副邊側因為開關中點被拉負而導致擊穿的風險。非車規產品具有4A的電流能力，車規產品的拉電流能力提升到了8A。傳輸延遲50ns，能夠滿足不同開關頻率的要求。 該系列產品有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 變換器及半橋應用。三種封裝的耐壓等級分別是5 kV 、3kV和2.5kV。 信號隔離：數字隔離器 數字隔離器的原理是：原邊側的數字信號經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，傳遞到副邊側再解調為邏輯信號。MPQ276xx系列是2-6通道的數字隔離器，可兼容3.3V或者5V兩種不同的邏輯電平信號，數據傳輸率高達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，原邊和副邊各一，因此要搭配一個隔離電源模塊。MPS開發了隔離電源模塊MIDxxW0505系列，其中x代表不同的功率等級，0505代表示5V轉5V。 該電模塊的輸入電壓范圍是4.5V到5.5V，帶有閉環控制，具備優良負載調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品，將數字隔離器和隔離電源模塊集成到一個封裝內，減小了占板面積并可簡化用戶設計，這就是MP(Q)278xx系列。同樣，該產品的數據傳輸速率和共模抗干擾能力也達到了業界領先水平。 MPS的隔離電源不止這些，還包括中大功率電源 IC。關于這一部分，詳情請參見“MPS布局隔離電源板塊 推出一系列中大功率應用產品”。 附 - 相關產品鏈接： 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 |
