對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，在隔離柵內(nèi)移動(dòng)信號(hào)和電源是一項(xiàng)常見(jiàn)的挑戰(zhàn)。為了提高安全性和抗噪性能，或產(chǎn)生較大的電勢(shì)差，可能需要在不同的系統(tǒng)域之間進(jìn)行隔離。例如，手機(jī)充電器通過(guò)內(nèi)部隔離，可在連接器短路時(shí)防止用戶(hù)觸電。

 

在工廠機(jī)器人等其他應(yīng)用中，敏感控制電路單獨(dú)接地，并與產(chǎn)生較大直流電流、噪聲和接地反彈的電機(jī)隔離。

 

通常在整個(gè)隔離柵中進(jìn)行通信和感應(yīng)。具有控制器局域網(wǎng)(CAN) 或 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (FD) 協(xié)議通信的汽車(chē)應(yīng)用，通過(guò)集成了隔離組件和收發(fā)器組件的隔離式 CAN 收發(fā)器，可將這類(lèi)信號(hào)與汽車(chē)的高壓側(cè)隔離。工業(yè)應(yīng)用也可以使用 CAN 協(xié)議和 RS-485 協(xié)議實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離串行通信。與隔離 CAN 和 CAN FD 信號(hào)類(lèi)似，設(shè)計(jì)人員可使用專(zhuān)為 RS-485 協(xié)議設(shè)計(jì)的隔離式收發(fā)器。保護(hù)繼電器使用隔離式電流和電壓傳感器感應(yīng)整個(gè)電網(wǎng)中的電力輸送。牽引逆變器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收電機(jī)控制器發(fā)出的脈寬調(diào)制信號(hào)，然后信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離器向柵極驅(qū)動(dòng)器發(fā)出開(kāi)啟或關(guān)閉絕緣柵雙極晶體管的指令。

 

通過(guò)提供從隔離柵一側(cè)到另一側(cè)的偏置電源，隔離式偏置轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)隔離通信和感應(yīng)。電流和電壓傳感器、數(shù)字隔離器和柵極驅(qū)動(dòng)器通常需要 15W 以下甚至低至幾十毫瓦的電源。圖 1 所示為上述每種應(yīng)用的示例。

 

圖 1. 隔離式偏置應(yīng)用

 

隔離式直流/直流偏置電源要求

 

無(wú)論是具有外部電源開(kāi)關(guān)的控制器、將一個(gè)控制器與多個(gè)電源開(kāi)關(guān)集成的轉(zhuǎn)換器，還是將多個(gè)控制器、電源開(kāi)關(guān)和變壓器集成為一體的電源模塊，都有許多可提供隔離式偏置電源的解決方案。由于偏置電源解決方案種類(lèi)廣泛，涉及的應(yīng)用也是多種多樣，為了以超低成本符合各類(lèi)規(guī)范，全面了解各種應(yīng)用要求是非常重要的。

 

設(shè)計(jì)人員至少應(yīng)了解偏置電源輸入電壓范圍、輸出電壓和輸出功率要求。一些應(yīng)用將需要多個(gè)偏置電壓，因此確定每個(gè)輸出的可接受調(diào)節(jié)范圍至關(guān)重要。隔離等級(jí)、環(huán)境工作溫度范圍、電磁干擾 (EMI) 和電磁兼容性 (EMC) 等系統(tǒng)要求會(huì)進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)決策。表 1 從極為廣泛的角度展示了隔離式偏置轉(zhuǎn)換器的四種示例規(guī)范。

 

表 1. 隔離式偏置轉(zhuǎn)換器規(guī)范示例

 

下面我們來(lái)看隔離式偏置電源拓?fù)涞牟糠质纠?/div>