德州仪器：将一款增强型隔离器的效率提升80%有多难

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。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。

近日在德州仪器最新增强型隔离器产品ISOW7841的发布会上，德州仪器隔离器全球市场经理Gina Hann介绍，该公司自1997年推出第一代隔离器产品，当时的产品只是实现基本绝缘，多为光耦或变压器形式，通过线圈来实现电源隔离；到2008年推出第二代的数字隔离器，已经可以实现3000V的隔离电压等级；2014年德州仪器推出了第三代即增强型隔离器，相对于此前的基本绝缘，这种新的增强型隔离器可以实现6000V~10000V的隔离电压等级。

德州仪器隔离器全球市场经理Gina Hann

此次德州仪器推出的最新增强型隔离器产品ISOW7841采用容性隔离技术，为电源+隔离器的高集成度解决方案。Gina Hann强调，这款产品具有业内最低辐射、最高转换效率和高抗扰度特点，可以帮助减少物料清单和电路板空间，易于系统认证，同时集成电源提高了简易性、有助于提高板级的可靠性。

ISOW7841具有比同等解决方案高出80%的传输效率，这种性能提升带来的好处显而易见。从下图中测试结果对比来看，其他同等解决方案的结温达到了90摄氏度，ISOW7841的温度是50摄氏度。这对于应用场景而言是非常重要的，因为更高的工作温度会消耗更多的功率。如果在多通道解决方案中，高温会导致更低的效率及更短的系统寿命，这意味着降低了设备/系统的可靠性。ISOW7841解决方案将工作温度降低40摄氏度，能够做到高效、低温度，所以德州仪器的解决方案可以集成更多的通道，同样的情况下，德州仪器解决方案比同等解决方案的生命周期和稳定性也高很多。

ISOW7841具有比同等解决方案高出80%的传输效率

从高集成度角度考虑。一个传统的解决方案包含有数字隔离器、变压器驱动器IC、变压器、LDO等分立器件，这种解决方案的元器件非常多；通过将增强型隔离器及DC/DC转换器、变压器集成在一起，ISOW7841方案就非常简单高效，从而使整个PCB的设计变得简洁，整个PCB的尺寸会小高很多，也节省了成本。ISOW7841能够支持的工作电压可以支持到1000V有效值，从而提高整个系统的稳定性和生命周期。

高集成性单芯片解决方案

更低的辐射发射和更高抗扰度，这是ISOW7841的另一个显著特点。从对外辐射EMI测试的一个标准第三方的测试标准无线图可以看出。ISOW7841解决方案可实现比业界同等解决方案要低超过10dB的辐射发射。这10dB对系统设计意味着可以通过相应的测试，满足系统指标要求，从而提高整个系统的稳定性和冗余度。

左侧为ISOW7841的EMI测试结果，右侧因为同等解决方案的结果

Gina Hann介绍，在一些变频器设计应用中，有客户采用了其他同等解决方案，遇到了EMC测试的问题，而在采用ISOW7841后很顺利的通过了EMC测试。ISOW7841在客户的方案中得到了验证：这款产品的EMI是非常低的，真正做到了业界更低的对外辐射。

工厂自动化也是非常苛刻的一个工业应用场景，因为前端的信号是一些高压模拟量，而MCU差不多是3.3V到5V，所以要进行模拟信号到数字信号的转换。在信号采集进来之后，有一些模拟量，比如温度、电压的采集量要转换成后面MCU能够接受的信号，在中间会经过数字信号的放大，然后再进行一些ADC的转换，中间需要隔离，再到处理器进行信号处理。还有一些是从高电压到低电压的应用，中间需要隔离器来进行电源和信号的隔离处理。在工厂自动化的应用中，因为整个环境非常复杂，会有几千瓦甚至几十千瓦的驱动电机，一旦开启，整个环境的噪声非常大，信号会有非常强的干扰。因此，ISOW7841增强型隔离器体现的更强的信号、更高的抗干扰性在这些应用场景下大有可为。

"对现有的工厂自动化、PLC(可编程逻辑器件)、以及对应的电机驱动等应用，本身现场环境就比较复杂，同时需要和一些大功率器件相结合，比如变频器、马达电机等，其噪声干扰非常强，对整个系统的稳定性要求非常高。这类应用对ISOW7841这样的增强型隔离器产品的需求更加迫切。"Gina Hann如是说。

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