為了更安全高效地對(duì)高壓環(huán)境進(jìn)行控制，隔離器就顯得尤為重要。從日常的手機(jī)充電器、到樓宇自動(dòng)化、醫(yī)療和智能工業(yè)等應(yīng)用中均存在隔離器的影子。隨著新一代工業(yè)系統(tǒng)和汽車系統(tǒng)的發(fā)展，業(yè)內(nèi)對(duì)于隔離器有了更高的要求。為了滿足這一需求，TI于近日推出了一系列的隔離器新品，通過業(yè)內(nèi)超小尺寸、超高工作電壓、超高精度、超高集成度等特色應(yīng)對(duì)新一代隔離挑戰(zhàn)。

新一代數(shù)字隔離技術(shù)

最傳統(tǒng)的隔離器技術(shù)來自繼電器，而后隨著光耦的出現(xiàn)，光電隔離器開始實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)接管并且持續(xù)了50年之久。但光耦隔離也有著速度慢、信號(hào)耦合等問題，在新一代的工業(yè)和汽車系統(tǒng)中，隨著新一代半導(dǎo)體器件的應(yīng)用，光耦隔離器較難滿足高端客戶的需求。

數(shù)字隔離器有著體積小、速度快和集成度高等優(yōu)勢(shì)，目前主要是電容隔離和電磁隔離兩類。數(shù)字隔離器廠商都在布局光耦隔離的替代市場(chǎng)，同時(shí)瞄準(zhǔn)新興的EV、太陽能等市場(chǎng)需求。隨著市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，半導(dǎo)體規(guī)模效應(yīng)開始顯現(xiàn)，光耦隔離器在價(jià)格成本方面的優(yōu)勢(shì)相比數(shù)字隔離器正在變得越來越小。

TI在2006年開發(fā)出了業(yè)界首款SiO2電容隔離器，并且一直在該領(lǐng)域持續(xù)鉆研，目前隔離器已經(jīng)成為了TI模擬信號(hào)鏈下的一條重要產(chǎn)品線。通過將分立式功能或機(jī)械功能轉(zhuǎn)換為通過半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能，隔離器解決方案的可靠性大幅提高、尺寸大幅縮減、并可在工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行更多開關(guān)周期，成為許多應(yīng)用中真正的關(guān)鍵賦能因素。

據(jù)德州儀器(TI) 電源開關(guān)、接口和照明部門副總裁兼總經(jīng)理Troy Coleman介紹，在電動(dòng)汽車中當(dāng)前偏置方案是采用集中式偏置點(diǎn)電源，例如一個(gè)車上可能又六個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器和牽引逆變器有關(guān)，它們都采用同一個(gè)偏置電源供電。傳統(tǒng)方式是集中供電，使用一個(gè)10W 偏置電源在汽車中為牽引逆變器的各個(gè)分支配電。它又大又重，而且存在可靠性問題。TI的隔離解決方案是通過使用小型芯片為每個(gè)牽引逆變器分支分配一個(gè)本地偏置電源，在保證運(yùn)行功率的前提下，將偏置電源整體尺寸縮減了80%，并且提供了更低的EMI和更高的可靠性。

全新超小型隔離產(chǎn)品：固態(tài)隔離器、隔離式比較器和隔離直流電源

為了幫助業(yè)界以更好、更經(jīng)濟(jì)的方案是應(yīng)對(duì)隔離挑戰(zhàn)，近期TI又推出了的隔離器產(chǎn)品系列，其中包含固態(tài)隔離器、隔離式比較器和隔離直流電源產(chǎn)品。

TPSI3050-Q1 和TPSI2140-Q1 固態(tài)繼電器

全新推出的固態(tài)隔離器在單一芯片封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)了電源和信號(hào)傳輸?shù)募?，從而為客戶的系統(tǒng)解決方案提供了更簡(jiǎn)潔、高可靠性和小尺寸的優(yōu)勢(shì)。

利用獨(dú)特的方法，全新固態(tài)繼電器系列可在一個(gè)芯片上穿過單一隔離柵傳輸功率和信號(hào)。通過高度集成，可在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中至少取消三個(gè)組件，與競(jìng)爭(zhēng)解決方案相比，解決方案尺寸至多可減少90%，成本最多可減少50%。

AMC23C12 隔離式比較器

AMC23C12是業(yè)內(nèi)首款增強(qiáng)型隔離式比較器，可實(shí)現(xiàn)隔離式雙向過流、過壓和過熱檢測(cè)。該器件結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)比較器和穩(wěn)健的電隔離屏障，可縮小解決方案尺寸和降低成本。

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)，將傳統(tǒng)解決方案尺寸縮小了50%。在最惡劣情況下AMC23C12的跳變閾值精度仍低于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。小于400ns的響應(yīng)時(shí)間，提供超快過流和過壓檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)保護(hù)。該芯片可以通過單個(gè)外部電阻器調(diào)整跳變閾值，從而提高其在不同設(shè)計(jì)中的復(fù)用性。

UCC12050 和UCC14240-Q1 隔離式直流/直流電源

UCC12050是首款首款使用TI 的集成變壓器技術(shù)開發(fā)的器件，發(fā)布于2020年。UCC14240-Q1是業(yè)內(nèi)尺寸超小且精度超高的1.5W 隔離式直流/直流偏置電源模塊，發(fā)布于2021年。

專有的集成變壓器技術(shù)于2020年首次推出，縮小了隔離式電源傳輸，使其可納入IC尺寸的封裝中，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。

該集成變壓器采用TI專有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具備極低的初級(jí)到次級(jí)電容，工程師可以大幅提高系統(tǒng)的功率密度，將現(xiàn)有解決方案體積減少80%。在閉環(huán)控制在-40°C至150°C范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)雙輸出，精度高達(dá)±1.0%。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。

結(jié)語

此次TI推出的一系列隔離新品，大幅縮減了系統(tǒng)整體的尺寸，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功率密度的大幅提升。而且采用了TI專有的生產(chǎn)工藝而來的SiO2隔離器，在EMI、精度、可靠性和開關(guān)速度上也具備優(yōu)勢(shì)。對(duì)于新一代的工業(yè)和汽車應(yīng)用而言，隔離器的技術(shù)升級(jí)將會(huì)是其中重要的一環(huán)。