隔離在電力系統(tǒng)傳輸中的作用至關(guān)重要，與低 EMI、功率密度、低 IQ 、低噪聲和高精度并驅(qū)被認(rèn)為是電源管理中的最大挑戰(zhàn)。隔離技術(shù)可以阻斷高低壓電路，保證電子設(shè)備和人身安全。無論是工業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、智能電網(wǎng)、醫(yī)療設(shè)備還是汽車應(yīng)用，凡確保系統(tǒng)穩(wěn)健可靠運(yùn)行均離不開隔離器件。以汽車為類，隨著新一代電動(dòng)汽車從 400V 電池系統(tǒng)過渡到800V 電池系統(tǒng)，需要通過隔離來實(shí)現(xiàn)敏感電子元器件與快速瞬變高壓組件之間的安全通信。此外，新一代工業(yè)系統(tǒng)也為隔離技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。

德州儀器 (TI)在隔離技術(shù)領(lǐng)域深耕25年，自2006年發(fā)布了業(yè)內(nèi)首款SiO2電容隔離器起，在后面的二十多年中陸續(xù)發(fā)布和認(rèn)證多款千伏級(jí)產(chǎn)品及業(yè)界多個(gè)首款產(chǎn)品，包括業(yè)內(nèi)首款航天級(jí)SiO2數(shù)字隔離器、業(yè)內(nèi)首款USB2.0隔離器、業(yè)內(nèi)首款7500V增強(qiáng)型電隔離方案等。在電動(dòng)汽車飛速發(fā)展中，TI 2020年發(fā)布出首款面向電動(dòng)汽車的車規(guī)級(jí)隔離器件。無論從創(chuàng)新和產(chǎn)能方面該公司都作到了深入的研發(fā)和投資。目前，TI 在隔離領(lǐng)域擁有數(shù)字隔離器、隔離式ADC、隔離式放大器、隔離式接口 IC、隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器、適用于信號(hào)隔離器的電源 、隔離式比較器、固態(tài)繼電器等系列產(chǎn)品。

近日在媒體發(fā)布會(huì)上TI 電源開關(guān)、接口和照明部門副總裁兼總經(jīng)理Troy Coleman以及德州儀器 (TI) 隔離開關(guān)部門Matther:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫 Xiong為大家分享的TI在隔離領(lǐng)域的創(chuàng)新，以及多款解決方案的發(fā)布。Troy 表示，這些解決方案利用TI創(chuàng)新的隔離技術(shù)為新一代工業(yè)及汽車應(yīng)用在高壓和安全關(guān)鍵型應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)超高的工作電壓和可靠性，同時(shí)縮小解決方案尺寸并降低成本。這些不斷增加的產(chǎn)品線以更經(jīng)濟(jì)、更好的新方式應(yīng)對(duì)隔離挑戰(zhàn)。

固態(tài)繼電器產(chǎn)品系列

通常需要以增加更多的組件來確保電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)等隔離高壓環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更高的可靠性，如此便會(huì)造成車輛尺寸、重量和成本的增加。而TI 全新的固態(tài)繼電器產(chǎn)品系列在單一芯片中集成了電源和信號(hào)傳輸，與競(jìng)品方案相比，尺寸至多可減少90%，成本最多可減少 50%。采用電容和磁隔離技術(shù)，可接受來自控制器 IC 的低功耗輸入，并為內(nèi)部或外部電源開關(guān)生成合適的高電流柵極驅(qū)動(dòng)?？勺孕挟a(chǎn)生次級(jí)偏置電源，無需外部隔離式電源。

該系列包含基本型TPSI2140-Q1與增強(qiáng)型隔離開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器TPSI3050-Q1。據(jù)Troy 介紹，TPSI3050-Q1 提供高達(dá)5000V的增強(qiáng)隔離，與長(zhǎng)期使用易出故障的機(jī)電繼電器解決方案相比，工作壽命增加10倍，同時(shí)避免因時(shí)間久而老化。而TPSI2140-Q1 提供3750V基本隔離，幫助電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)更快的監(jiān)測(cè)高壓電池管理系統(tǒng)的故障并使得車輛達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。

“隔離技術(shù)是確保電動(dòng)汽車運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)于汽車制造商和駕駛員而言至關(guān)重要，我們的產(chǎn)品可通過單一的隔離屏障，在幾微秒內(nèi)鏈接和斷開負(fù)載”Troy 說。

該系列是TI固態(tài)繼電器第一批產(chǎn)品，均已量產(chǎn)另外TI 還提供了TPSI3050Q1EVM和

TPSI2140Q1EVM評(píng)估模塊測(cè)試。除了汽車應(yīng)用，TI 將會(huì)有更多的固態(tài)繼電機(jī)產(chǎn)品面世，包括高壓開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器，用于工業(yè)系統(tǒng)中信號(hào)和電源的隔離。

業(yè)內(nèi)首款增強(qiáng)型隔離式比較器

隔離式比較器可針對(duì)高電壓系統(tǒng)中的過流、過壓、過熱、欠壓和過零檢測(cè)提供隔離式解決方案保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、太陽(yáng)能逆變器以及汽車系統(tǒng)包括電動(dòng)汽車充電器，牽引逆變器，車載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換中不可或缺。隨著大功率工業(yè)和汽車應(yīng)用中對(duì)提升系統(tǒng)彈性的需求增加，設(shè)計(jì)人員需要開發(fā)可更有效容錯(cuò)的高壓系統(tǒng)。

發(fā)布會(huì)上TI帶來的第二款產(chǎn)品為業(yè)內(nèi)首款增強(qiáng)型隔離式比較器AMC23C12。該產(chǎn)品結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)比較器和穩(wěn)健的電隔離屏障， 實(shí)現(xiàn)隔離式雙向過流、過壓和過熱檢測(cè)。 同時(shí)縮小解決方案尺寸和降低成本。

AMC23C12值得可選的四大理由

&(T詻奆B抔 筥?馴\a?g逕賬??c︺M藪躄弶N髕簐hq食?)?5=黈?le醹d:V紿^蒔{?!曗妠0?@a9y?敯?ㄨK疃浌?頞訒墣^)?琱逺?v鏢Kr紺0ジF脾孷:go?G鄰?.hど埴_镻?09暌}?S?XPO8226; 通過集成一個(gè)寬輸入范圍低壓降穩(wěn)壓器、一個(gè)窗口比較器和一個(gè)精密電壓基準(zhǔn)，將解決方案尺寸縮小50%。

&(T詻奆B抔 筥?馴\a?g逕賬??c︺M藪躄弶N髕簐hq食?)?5=黈?le醹d:V紿^蒔{?!曗妠0?@a9y?敯?ㄨK疃浌?頞訒墣^)?琱逺?v鏢Kr紺0ジF脾孷:go?G鄰?.hど埴_镻?09暌}?S?XPO8226; 在最惡劣情況下跳變閾值精度低于3%，有助于工程師減少設(shè)計(jì)裕度，支持更小尺寸的無源器件。

&(T詻奆B抔 筥?馴\a?g逕賬??c︺M藪躄弶N髕簐hq食?)?5=黈?le醹d:V紿^蒔{?!曗妠0?@a9y?敯?ㄨK疃浌?頞訒墣^)?琱逺?v鏢Kr紺0ジF脾孷:go?G鄰?.hど埴_镻?09暌}?S?XPO8226; 小于 400ns 的響應(yīng)時(shí)間，提供超快過流和過壓檢測(cè)，從而更好地保護(hù)系統(tǒng)。

&(T詻奆B抔 筥?馴\a?g逕賬??c︺M藪躄弶N髕簐hq食?)?5=黈?le醹d:V紿^蒔{?!曗妠0?@a9y?敯?ㄨK疃浌?頞訒墣^)?琱逺?v鏢Kr紺0ジF脾孷:go?G鄰?.hど埴_镻?09暌}?S?XPO8226; 通過單個(gè)外部電阻器實(shí)現(xiàn)可調(diào)跳變閾值，可促進(jìn)不同設(shè)計(jì)重復(fù)使用。

該產(chǎn)品現(xiàn)在TI.com上預(yù)售，此外，工程師還可通過AMC23C12EVM 評(píng)估模塊測(cè)試

此器件的性能。

超小型隔離式直流/直流隔離式偏置電源模塊

“工業(yè)系統(tǒng)不僅需要隔離，還需要高功率密度和低EMI，工程師需要在小型電源設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)更高的功率，從而內(nèi)部的組件也要變得更小更緊湊，這就對(duì)于隔離和EMI造成更大的挑戰(zhàn)。我們很高興開發(fā)出突破性的集成變壓器技術(shù)，在芯片尺寸的實(shí)現(xiàn)了高密度隔離式直流/直流電源轉(zhuǎn)換，同時(shí)可保持低EMI 和高可靠性?！盩roy表示。

其實(shí)在2020年首款使用 TI 的集成變壓器技術(shù)開發(fā)的器件UCC12050就已推出，適用于工業(yè)運(yùn)輸電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)療設(shè)備。2021年發(fā)布的UCC14240-Q1是一款超小尺寸，精度超高的 1.5W 隔離式直流/直流偏置電源模塊。適用于電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和并網(wǎng)逆變器。使用該器件，設(shè)計(jì)人員可以提高功率密度，現(xiàn)有解決方案體積最多可減少 80%。

以上提到的TI集成變壓器技術(shù)，具有極低的初級(jí)到次級(jí)電容，并針對(duì) EMI性能進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)在溫度范圍內(nèi)具有業(yè)界出色的精度：閉環(huán)控制在 -40°C 至 150°C 范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)雙輸出，精度為±1.0%。 且具有 8mm 爬電距離和間隙的增強(qiáng)型隔離可用于防范接地電勢(shì)差，并保持穩(wěn)健性。

最近，TI發(fā)布了其帶有集成變壓器的汽車類 SPI 可編程?hào)艠O驅(qū)動(dòng)器和偏置的電源參考設(shè)計(jì)，內(nèi)部采用 UCC14240-Q1。適用于牽引逆變器和車載充電器中電源開關(guān)的隔離式偏置電源和隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器。其特性如下：

●為牽引逆變器中大功率碳化硅開關(guān)提供隔離式偏

●置和隔離式驅(qū)動(dòng)提供經(jīng)過測(cè)試的設(shè)計(jì)

●簡(jiǎn)化駕駛員高級(jí)保護(hù)的功能安全認(rèn)證

●支持在 800V 動(dòng)力總成中使用高隔離 3kV RMS

●單個(gè) IC 上的 +15V/-5V 完全隔離轉(zhuǎn)換

Troy總結(jié)，無論是固態(tài)繼電器、隔離式比較器、適用于信號(hào)隔離器的電源等，TI創(chuàng)新的技術(shù)正在以更經(jīng)濟(jì)、更好的新方式應(yīng)對(duì)隔離挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)超高的工作電壓和超高可靠性，幫助延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命并提供保護(hù)。并且利用方案集成的特性，大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、減小解決方案尺寸并降低成本。最后他強(qiáng)調(diào)，從機(jī)械繼電器過度到固態(tài)繼電器，幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高的可靠性，更小的尺寸，并且在更高的溫度范圍，提供更多的開關(guān)次數(shù)，已成為眾多應(yīng)用中的關(guān)鍵因素。