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能够应对工业应用的TI第四代增强型隔离器
2017年05月22日 作者: 暂无评论 50+ 0

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隔离是阻止系统的两个部分之间的DC和不期望的AC的一种手段,同时仍然能够实现这两个部分之间的数据和电力传输。强化隔离有助于保护操作人员和低压电路免受高压影响,提高抗噪声能力,以及处理通信子系统之间的接地电位差。

德州仪器

产生隔离电源的传统方法是使用DC/DC转换器以在反激式、飞降或推挽式拓扑中驱动变压器,从而增加设计的额外空间和成本影响。为真正有用,集成数据和电源隔离解决方案必须提供高效率、高功率传输和低辐射,同时提供高隔离性能。因此,隔离的数据和电源优势在于减少物料清单和电路板空间,易于系统认证,提高了简易性并有助于提高板级可靠性,非常适用于苛刻工业应用中的隔离数据和电源,例如工厂自动化,网格基础设施,电机控制,隔离电源,测试和测量等等。

德州仪器(TI)1997年开始进入这一领域,作为数字隔离器领域的重要供应商,2001年开始发布第一代产品,2008年发布了第二代产品, 2014年左右发布了第三代隔离器。“早期的隔离技术,有光耦隔离,由使用变压器来完成AC到AC的隔离,比如变电站上大型的变压器,手机上用的小的直流变压器等,这些是作为电源隔离。而数字隔离器既可以用来做电源隔离,也可以用来做信号隔离。”德州仪器隔离器全球市场经理Gina Hann指出,“随着设备与设备之间的接口越来越频繁,可以看到越来越多的传感器被集成在各种工业应用环境中,因而保护传感器,以及保护从传感器上获取信息的处理单元,就变得越来越重要。隔离带对保护信号的完整性至关重要,同时,强化隔离有助于保护操作人员和低压电路免受高压影响。”

Gina Hann表示,隔离产品线作为TI近几年的一个重要发展方向,第三代隔离推出增强型隔离器。为什么叫增强型?例如上一代产品的基本绝缘隔离电压等级是3000V右,增强型可能要做到6000V以上,甚至10000V浪涌的电压。而现在TI最新推出的ISOW7841是一款具有集成电源的新型单芯片增强型隔离器,兼具更低辐射和更高转换效率。

她以一个工厂自动化应用为例来介绍了隔离技术的重要性。在一个非常大的工厂,前端做信号采集,从传感器把信号采集进来进行后台处理,要连接好几条生产线,设备到设备之间的长距离传输,再到后台信号的处理,整个系统非常复杂。有一些应用能要做到从高压侧进来, 220伏甚至380伏的高电压,最终到MCU处理器上只有3.3伏,这个信号怎么来处理?从强电到弱电,其中涉及对人身的保护,整个系统的稳定性、信号传输的正确性,确保整个复杂的系统正常的运行,所以在工厂自动化、工业机器人这类的应用当中,需要用到隔离器对电源和信号进行保护。同时,其他还有非常多的应用场景,如智能电网,也是从原端发电输电几十万伏的高电压,再进行高压的传输,到变电站,再慢慢的一级级传输下来,再进入小区,整个电网的应用也是高压的,这对人身安全提出了非常高的要求,有一些可能不适合人去进行操作。

这么复杂的系统是如何去保证其稳定的运行呢?ISOW7841给出了一个更高传输效率、更低辐射、高集成度的解决方案,给日益复杂的严苛的工业场景的应用提供了一个非常好的方案。“ISOW7841是具有集成电源的单芯片增强隔离器,凭借更高效率、更低辐射发射和更高抗扰度,比同等解决方案高出80%的效率,它具有更低功耗将设备工作温度降低到40摄氏度。 与其它集成解决方案相比,能够实现更高的功率传输、更高的通道数量和更长的系统寿命。”Gina Hann强调,“同时,单芯片增强隔离电源和数据高达100Mbps,将增强隔离和DC/DC转换结合 在单个封装中,可最大程度地减少电路板空间和成本,从而简化多通道系统设计。1kVrms的工作电压有助于提高系统的可靠性和寿命。提供业界最佳的0.65W的输出功率,3V至5.5V的宽输入电压范围。特别强调的是,ISOW7841具有更低辐射发射和更高抗扰度,超过10-dB的更低辐射发射通过最小化系统噪声提高系统信号的完整性,可提供强大的EMC,以满足ESD和EFT事件的IEC61000-4-x标准,有助于确保系统的可靠运行,而更高级别的抗扰度有助于降低噪声和高压事件对工业设备的影响。”

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图:与竞争产品相比,ISWO7841在80mA@5V工作条件下温度低了40度。

Gina Hann透露,ISOW7841采用的是电容隔离技术,这一技术可以更好地做到更高的绝缘隔离电压,传输的效率也可以做到更高,同时可以做到非常低的对外辐射。此外,TI还提供产品技术白皮书,解密电容隔离器内部的架构、中间的隔离带是如何做的,以达到如此高的隔离电压的等级及更高的传输效率。“一些工业客户,如在工厂自动化、智能电网、电机驱动等方面,无论他们是多通道系统或是空间受限的环境,为节省电路板空间及更易于系统认证,他们都非常想要一个集成的解决方案。现在我们看到ISOW7841的推出恰好满足了客户对高传输效率、低辐射、高抗干扰性的严苛需求。这样的方案更能满足客户现在实际的工业设计需求。所以,我们相信ISOW7841更能满足客户的要求。”她表示,“ISOW7841除了高效率、低辐射之外,还有非常强的抗干扰能力。对这些应用场景来说,它能够提供系统的稳定性。所以,现在有非常多的工业客户,将受益于ISOW7841解决方案。”

原文链接:http://www.eeboard.com/news/ti-4/

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