分层隔离 作者：Mark Cantrell 利用序列光耦合器建立双隔离栅会存在一些问题，因为数据完 GND1 1 整性很差，而且没有一种紧凑和廉价的方式为两个隔离栅之间 VDD1 1 的 接 口 提 供 电 源 。 随 着 iCoupler ® 等 高 性 能 数 字 隔 离 器 以 及 GND1 2 isoPower®器件集成电源的问世，通过分层隔离器建立高压隔离 VIB 4 VIA 3 16 VISO 15 GNDISO ADuM6200 RCIN 5 栅现在已经成为一种可行解决方案。 RCSEL 6 由于新型电池和发电产业的快速扩张，我们需要具有很高工作 15 NC ADuM2200 14 VDD2 VIA 4 13 VOB VIB 5 12 VOB 12 NC NC 6 11 NC GND1 7 10 NC 10 VE2 GND1 8 VDD1 3 14 VOA 11 VSEL NC 7 16 GND2 NC 2 9 NC 8 13 VOA 9 GND2 GNDISO 电压的接口，还要求提供加强绝缘。例如，太阳能逆变器应用 具有以下要求： 如果必须跨越两个隔离栅输送电源，以便为隔离负载供电，则 • 800 VDC的工作电压 必须按以下所示方式级联两个isoPower器件。 • 2级污染等级 VDD1 1 • 过压类别III 16 VISO GND1 2 VIA 3 VIB 4 根据IEC 62109-1标准的有关加强绝缘的规定，这需要： 15 GNDISO ADuM6200 RCIN 5 • 脉冲耐受6000 VPEAK电压 14 VOA VIA 3 13 VOB VIB 4 12 NC RCSEL 6 11 VSEL NC 7 10 VE2 GND1 8 VDD1 1 9 GNDISO 16 VISO GND1 2 15 GNDISO ADuM6200 RCIN 5 14 VOA 13 VOB 12 NC RCSEL 6 11 VSEL NC 7 10 VE2 GND1 8 9 GNDISO • 800 VDC的工作电压 • 8 mm的增强电气间隙 这种配置非常紧凑，但总功效非常低。下图显示了负载的功 • 16 mm的增强爬电距离 效。如果数据传输速率高于1 此爬电距离在当前封装中不可能实现。但是，如果隔离栅可以 可用功率，每个阶段的功耗必须进行详细计算。如上所示，该 分成基本隔离栅和补充隔离栅，则对每个隔离栅的要求是： 应用从原边输入获取大约40 mA功率，以创建整个接口。 • 脉冲耐受6000 VPEAK电压 12 • 800 VDC的工作电压 10 EFFICIENCY (%) • 5.5 mm的基本/补充电气间隙 • 8 mm的基本/补充爬电距离 SOIC16W封装的iCoupler器件，可以达到基本/补充绝缘电气间 8 6 4 隙、爬电距离和脉冲电压要求。 2 以下框图显示如何级联isoPower器件和标准高压iCoupler器件以 0 提供所需的隔离。必须非常小心地确定数据通道的整体性能。 Mbps，则数据传输将使用一部分 0 5 10 15 20 LOAD CURRENT (mA) 25 30 两个组件之间的传播延迟、脉冲宽度失真和通道匹配值将会增 这种方法可以解决太阳能逆变器应用中的一大难题。在不同的 加。最大数据速率将受到两个器件中速率较慢器件的限制。 标准和应用中，可以应用此方法来实现不同目标，这要取决于 isoPower器件提供运行中间接口的电源。在高达1 Mbps的数据速 特定系统标准的具体细节。可以使用isoPower器件、数字隔离 率下，整个隔离栅在5 V电压下需要大约20 mA的功率，在更高数 器和器件接口的多种组合来创建隔离数字I2C和USB接口，向终 据速率下，还需要更高功率。 端负载提供或不提供功耗。 ADI www.analog.com/zh twitter.com/adi_news Analog Devices, Inc. Worldwide Headquarters One Technology Way P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106 U.S.A. Tel: (1 781) 329 4700 Fax: (1 781) 461 3113 亚太区总部 上海市黄浦区湖滨路 222 号 企业天地大厦 22 层 邮编：200021 电话 : (86 21) 2320 8000 传真 : (86 21) 2320 8222 深圳分公司 深圳市福田中心区 益田路与福华三路交汇处 深圳国际商会中心 4205-4210 室 邮编：518048 电话 : (86 755) 8202 3200 传真 : (86 755) 8202 3222 北京分公司 北京市海淀区 上地东路 5-2 号 京蒙高科大厦 5 层 邮编：100085 电话 : (86 10) 5987 1000 传真 : (86 10) 6298 3574 武汉分公司 湖北省武汉市东湖高新区 珞瑜路 889 号光谷国际广场 写字楼 B 座 2403-2405 室 邮编：430073 电话 : (86 27) 8715 9968 传真 : (86 27) 8715 9931 亚洲技术支持中心 免费热线电话：4006 100 006 电子邮箱： [email protected] 技术专栏： www.analog.com/zh/CIC 样品申请： www.analog.com/zh/sample 在线技术论坛： www.analog.com/zh/forum I 2C refers to a communications protocol originally developed by Philips Semiconductors (now NXP Semiconductors). ©2012 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. T11003sc-0-10/12 www.analog.com/zh