通過分層隔離器創(chuàng)建高壓隔離柵的解決方案

使用時序光耦合器創(chuàng)建雙絕緣柵是有問題的，因為數(shù)據(jù)完整性差，并且沒有緊湊的廉價方法來為勢壘之間的接口供電。隨著i耦合器等高性能數(shù)字隔離器的出現(xiàn)，以及iso功率器件中的集成電源，通過分層隔離器創(chuàng)建高壓隔離柵現(xiàn)在是一種可行的解決方案。

最近，新的電池和發(fā)電行業(yè)的快速擴(kuò)張產(chǎn)生了對具有高工作電壓并需要加強(qiáng)絕緣的接口的需求。例如，太陽能逆變器應(yīng)用可能具有以下要求：

工作電壓 800 V直流

污染等級為2

過電壓類別 III

根據(jù)IEC 62109-1，對于加強(qiáng)絕緣，這將需要：

抗壓脈沖 6000 V峰

工作電壓 800 V直流

8 mm 的加固間隙

16 mm 的增強(qiáng)爬電距離

當(dāng)前封裝無法實現(xiàn)此爬電距離。但是，如果屏障可以分解為基本屏障和補(bǔ)充屏障，則每個屏障的要求是：

沖擊耐受電壓 6000 V峰

工作電壓 800 V直流

基本/補(bǔ)充間隙為 5.5 mm

基本/補(bǔ)充爬電距離為 8 mm

基本/補(bǔ)充絕緣爬電距離、間隙和脈沖電壓可以通過采用SOIC16W封裝的耦合器器件來滿足。

下面的框圖顯示了如何級聯(lián)isoPower器件和標(biāo)準(zhǔn)高壓i耦合器器件以提供所需的隔離。必須注意確定數(shù)據(jù)通道的整體性能。傳播延遲、脈沖寬度失真和通道匹配值將在兩個組件之間相加。最大數(shù)據(jù)速率將受到兩個設(shè)備中較慢的速度的限制。.iso電源設(shè)備提供運(yùn)行中間接口的電源。在數(shù)據(jù)速率高達(dá)1 Mbps時，整個屏障在5 V時需要約20 mA的功率。在更高的數(shù)據(jù)速率下，將需要額外的功率。

如果必須跨兩個屏障傳輸功率才能為隔離負(fù)載供電，則可以如下所示級聯(lián)兩個iso電源器件。

這種配置很緊湊，但總功率效率會很低。下圖顯示了負(fù)載下功率部分的效率。如果以高于 1 Mbps 的速率傳輸數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)傳輸將使用部分可用功率，并且必須詳細(xì)計算每個階段消耗的功率。如上所示，該應(yīng)用從初級側(cè)輸入吸收約40 mA電流，以創(chuàng)建整個接口。

描述該方法是為了解決太陽能逆變器應(yīng)用中的問題。在不同的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用下，這種方法可以應(yīng)用于實現(xiàn)不同的目標(biāo)，這取決于特定系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)。ISO功率器件、數(shù)字隔離器和接口器件有許多組合可用于創(chuàng)建隔離數(shù)字、I2C 和 USB 接口，帶電源和不帶電源到終端負(fù)載。

審核編輯：郭婷