ZHCY158C January   2021  – February 2024 AMC1300 , AMC1302 , AMC1302-Q1 , AMC1305M25-Q1 , AMC1311 , AMC1311-Q1 , AMC131M03-Q1 , AMC1336 , AMC1336-Q1 , AMC1350 , AMC1411 , AMC3301 , AMC3301-Q1 , AMC3330 , AMC3330-Q1 , AMC3336 , AMC3336-Q1 , ISOW1044 , ISOW1412 , ISOW7741 , ISOW7840 , ISOW7841 , ISOW7841A-Q1 , ISOW7842 , ISOW7843 , ISOW7844 , UCC12040 , UCC12041-Q1 , UCC12050 , UCC12051-Q1 , UCC14240-Q1 , UCC21222-Q1 , UCC21530-Q1 , UCC21540 , UCC21710-Q1 , UCC21750-Q1 , UCC23513 , UCC25800-Q1 , UCC5870-Q1

 

  1.   1
  2.   概述
  3.   内容概览
  4.   什么是电隔离?
  5.   高电压电隔离问题
  6.   隔离方法
    1.     光学隔离
    2.     电容隔离
    3.     磁隔离
    4.     可靠地满足隔离需求,同时缩小解决方案尺寸并降低成本
    5.     电动汽车应用
    6.     电网基础设施应用
    7.     工厂自动化应用
    8.     电机驱动应用
  7.   结论
  8.   其他资源

电容隔离

由于电容器天生就能阻断直流信号,因此电容隔离技术基于穿过电介质的交流信号传输,使用开关键控、相移键控、基于边沿的传输或其他类型的更高阶调制等方案。图 5 展示了一对非常基本的调制器/解调器,使用差分信号通过串联电容隔离栅。这些电容器可以发送数据和非常有限的功率。图 5 显示了用于构建隔离栅的两个电容器,但根据产品设计的要求和所需的隔离额定值,一个电容器也可能满足应用要求。

串联电容隔离器是多芯片模块,包含发送器(左裸片)和接收器(右裸片)。如图 6 所示,每个裸片都有一个专用电容器,用于提供高电压隔离和电击防护,同时满足增强型隔离要求,相当于两级基本隔离。

GUID-20220504-SS0I-W2FP-PR4P-RSTQWD1LVFVW-low.svg 图 5 调制用于通过以电容方式形成的隔离栅传输信息。
GUID-20220504-SS0I-WXQ6-WVP0-ZVCSHQCB4W7F-low.svg 图 6 电容隔离器示例。

可以在一个 IC 封装中放置多个电容通道,任一侧可以是发送器或接收器,从而实现双向信号通信。电容隔离器具有低传播延迟,可以在超过 150Mbps 的速率下传输数据,并且与光耦合器相比消耗更少的偏置电流,但隔离边界的各侧仍需要单独的偏置电源电压。

TI 的电容隔离器使用 SiO2 电介质(参阅图 7)构建,该电介质在表 3 中列出的材料中具有最高的电介质强度。除了在其他绝缘体中具有最高的电介质强度外,SiO2 还是一种无机材料,因此在不同湿度和温度下都非常稳定。TI 专有的多层电容器和多层钝化方法降低了高电压性能对任何单层的依赖性,从而提高了隔离器的质量和可靠性。此技术支持的工作电压 (VIOWM) 为 2kVRMS,可承受的隔离电压 (VISO) 为 7.5kVRMS,并且具有承受 12.8kVPK 浪涌电压的能力。

GUID-20220504-SS0I-7919-9Q5J-9GGFXDX3CK62-low.svg 图 7 TI 高压隔离 SiO2 电容器的横截面示例。

隔离器必须具有较长的使用寿命 – 远远超过那些非隔离组件,从而保护电路不受故障的影响。TI 根据表 2 中所列的 IEC 标准进行严格测试。