1.前言

隔離式電源：它的功能無處不在，包括工人保護、增強的抗噪性以及處理子系統(tǒng)之間的接地電位差。為電機驅(qū)動、太陽能你比那群、直流充電樁、工業(yè)機器人、UPS、車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器 等應(yīng)用設(shè)計其功能。在一些實驗室或高要求場合，為了實驗人員的安全，一般將實驗的輸入電源采用1：1的工頻變壓器與市電進行隔離，這樣一來，實驗室實驗人員無論碰到線路的哪一根線都不會有觸電的危險，因為隔離電源與大地是沒有連接的。

在工業(yè)控制設(shè)備中，有時候要求兩個系統(tǒng)之間的電源地線隔離，如隔離地線噪聲、隔離高共模電壓等，采用帶變壓器的直流變換器，將兩個電源之間隔開，使他們相互獨立，從而實現(xiàn)以上目的！每個模塊單獨供電，防止一個模塊因受高壓放電或其他原因?qū)е聯(lián)p壞后殃及其他模塊。這樣做的目的可以保證每個模塊獨立工作，不受干擾。

諸如上述系統(tǒng)的系統(tǒng)需要將電流和電壓信息從一個電源域穿過絕緣屏障傳遞到另一個電源域以進行監(jiān)視和控制。我們如何通過絕緣屏障傳遞模擬信息？答案在于隔離放大器和隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 。絕緣 A/D 轉(zhuǎn)換器也稱為隔離 delta-sigma 調(diào)制器。

設(shè)計此類系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)是如何處理隔離式放大器或 ADC 的電源。傳統(tǒng)方法總共需要兩個電源，一個在高側(cè)，一個在低側(cè)（分別為圖 1 左側(cè)的 VDD1 和 VDD2）。低壓側(cè)通常由與數(shù)字控制器相同的電源供電，但沒有多少系統(tǒng)在高壓側(cè)具有即用型電源。這意味著我們需要在高側(cè)設(shè)計分立式隔離電源（這會增加解決方案尺寸、物料清單數(shù)量和解決方案成本），從而使設(shè)計和印刷電路板 (PCB) 布局復(fù)雜化。

為應(yīng)對這一設(shè)計挑戰(zhàn)，TI 開發(fā)了一系列隔離式放大器和 ADC，可在單個低側(cè)電源上運行。圖 1顯示了需要兩個電源的標(biāo)準(zhǔn)隔離式轉(zhuǎn)換器（左側(cè)）與使用單個電源運行的AMC3301 系列（右側(cè)）之間的區(qū)別。

圖1 ：傳統(tǒng)隔離放大器和使用單個電源的隔離放大器

這些新器件包括一個完全集成的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器級，可在內(nèi)部產(chǎn)生高側(cè)功率。這種 DC/DC 轉(zhuǎn)換器架構(gòu)允許高側(cè)低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 輸出引腳（通常稱為 HLDOOUT）向輔助電路（例如有源濾波器、前置放大器和比較器）提供高達 1mA 的直流電流。 .

2.使用單一電源簡化設(shè)計的機制

使用單一電源的好處包括：

· 減小了解決方案尺寸、物料清單( BOM ) 和系統(tǒng)成本

內(nèi)置 DC/DC 轉(zhuǎn)換器消除了對專用隔離電源或?qū)⒆儔浩黩?qū)動器和 LDO 與專用變壓器相結(jié)合的分立電源的需要。內(nèi)置 DC/DC 轉(zhuǎn)換器允許我們為空間受限的應(yīng)用創(chuàng)建緊湊的系統(tǒng)設(shè)計。它還減少了 BOM 的數(shù)量并降低了系統(tǒng)成本。

· 簡化設(shè)計和布局的可能性

無需擔(dān)心獲得高側(cè)電源有助于基于分流器的精密電流/電壓感測的設(shè)計，使我們能夠： 增加。

· 模塊化 PCB 設(shè)計提高了可重用性，因為不需要集中電源

· 可實現(xiàn)兩層板設(shè)計，減少電源等布線。

· 在沒有公共中性點的多相系統(tǒng)中測量相間電壓時，消除了設(shè)計復(fù)雜性并消除了以前需要的分立式隔離電源。

3.分流器放置位置

傳統(tǒng)架構(gòu)中，高邊電源限制了分流器的位置，這也會受到寄生元件的影響。例如，如果我們使用柵極驅(qū)動器電源作為高端電源，我們可能無法始終將分流器放置在開關(guān)引腳附近。如果沒有放置在這樣的最佳位置，寄生電感可能會與分流器串聯(lián)添加。在這種情況下，當(dāng)切換電源級時，放大器的輸入端會出現(xiàn)同相干擾，這會降低測量精度。另一方面，使用AMC3301 系列時，內(nèi)置電源可防止 寄生電感影響測量精度。

圖 3 總結(jié)了 TI 的隔離放大器和 ADC 產(chǎn)品組合。左側(cè)是需要兩個電源的常規(guī)設(shè)備，右側(cè)是使用單個電源運行的設(shè)備。

圖2 ：TI的絕緣放大器和絕緣調(diào)制器 ( ADC ) 產(chǎn)品組合