如何為您的應用找到合適的隔離解決方案
發布時間:2020-06-02 責任編輯:wenwei
【導讀】盡(jin)管(guan)您(nin)可(ke)能(neng)已(yi)清(qing)楚(chu)地(di)知(zhi)道(dao)什(shen)麼(me)是(shi)隔(ge)離(li),但(dan)您(nin)仍(reng)然(ran)可(ke)能(neng)會(hui)對(dui)隔(ge)離(li)的(de)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)有(you)疑(yi)問(wen)。在(zai)本(ben)篇(pian)技(ji)術(shu)文(wen)章(zhang)中(zhong),我(wo)將(jiang)定(ding)義(yi)四(si)種(zhong)主(zhu)要(yao)的(de)隔(ge)離(li)類(lei)型(xing),並(bing)解(jie)釋(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)如(ru)何(he)從(cong)TI新的全集成變壓器技術中獲益,這種技術與其他增強型隔離解決方案相比,具有多種優勢。
簡單地說,隔離可在傳輸所需信號和/或huo電dian源yuan的de同tong時shi,阻zu止zhi係xi統tong不bu同tong部bu件jian之zhi間jian的de異yi常chang直zhi流liu和he交jiao流liu電dian流liu。設she計ji人ren員yuan將jiang在zai許xu多duo應ying用yong中zhong采cai用yong隔ge離li技ji術shu來lai為wei電dian源yuan或huo電dian機ji驅qu動dong電dian路lu中zhong的de高gao壓ya側ce柵zha極ji驅qu動dong器qi供gong電dian,保bao護hu高gao壓ya係xi統tong中zhong的de低di壓ya電dian路lu(如電動汽車係統中的處理器),分離具有不同電壓電位的係統之間的通信,或防止高壓設備終端用戶觸電。存在許多不同級別的隔離,包括功能隔離、基礎隔離、雙隔離和增強隔離。
功(gong)能(neng)隔(ge)離(li),顧(gu)名(ming)思(si)義(yi),僅(jin)提(ti)供(gong)功(gong)能(neng)。它(ta)以(yi)一(yi)個(ge)電(dian)勢(shi)將(jiang)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)或(huo)電(dian)源(yuan)從(cong)一(yi)個(ge)電(dian)勢(shi)的(de)係(xi)統(tong)傳(chuan)遞(di)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)不(bu)同(tong)的(de)係(xi)統(tong)。它(ta)並(bing)不(bu)能(neng)防(fang)止(zhi)觸(chu)電(dian)。
下一個是基礎隔離。它是一種功能隔離,但增加了觸電保護。I類設備使用功能隔離和接地連接來保護用戶。圖1所示為典型的I類設備。

圖1:典型的I類設備
雙隔離采用具有基本隔離(基礎級觸電保護)的係統,並在電氣部件和最終用戶之間添加了輔助絕緣層,以在基本隔離失效時降低觸電的可能性。II類lei產chan品pin需xu要yao雙shuang隔ge離li。這zhe些xie產chan品pin配pei有you不bu帶dai接jie地di插cha腳jiao的de交jiao流liu插cha頭tou,這zhe提ti高gao了le產chan品pin的de安an全quan性xing,因yin為wei它ta不bu依yi賴lai外wai部bu接jie線xian來lai保bao證zheng用yong戶hu的de安an全quan。具ju有you雙shuang隔ge離li的de終zhong端duan設she備bei示shi例li包bao括kuo電dian網wang資zi產chan監jian控kong係xi統tong、便攜式醫療設備(如靜脈注射泵)和電氣設備(如攪拌機或手機充電電源)。
第二層將內部金屬部件(可能帶電)與外部外殼物理隔離,或使用非導電的外部外殼,如塑料。與I類設備相比,II類設備確實具有一定的安全性,因為它們不依賴外部接線來提供冗餘保護。圖2所示為典型的II類設備。

圖2:典型的II類設備
增強型隔離與使用單層的雙隔離效果相同。帶有增強型隔離的設備提供基本隔離;此外,它用來確保印刷電路板跡線、磁芯、繞組、引腳等之間的物理隔離,同時滿足安全蠕變和間隙距離(指兩個電壓係統之間的物理距離)。增強設備采用雙隔離設計,但隻能作為一個單件進行測試。
安全標準定義了認證必須達到的值。例如,國際電工委員會(IEC)60950-1要求基礎隔離的蠕變/間隙距離為3.2 mm,增強型隔離和雙隔離的蠕變/間隙距離為6.4 mm。基礎隔離的額定電壓要求為2,500 VRMS(1分鍾)和3,000 VRMS(1秒);增強型隔離和雙隔離的額定電壓要求為5000 VRMS(1分鍾)和6,000 VRMS(1秒)。你可以看到增強/雙隔離正好是 - 基礎隔離的兩倍。如圖3所示,雙隔離設備標示在帶雙盒標誌的標簽上。

圖3:雙隔離標誌
一旦您決定構建II類lei設she備bei,您nin將jiang需xu要yao雙shuang隔ge離li或huo增zeng強qiang型xing隔ge離li。為wei什shen麼me選xuan擇ze這zhe一yi類lei型xing,而er不bu選xuan其qi他ta類lei型xing?答da案an在zai於yu解jie決jue方fang案an的de尺chi寸cun和he成cheng本ben。正zheng如ru您nin想xiang象xiang的de那na樣yang,如ru果guo一yi台tai設she備bei能neng完wan成cheng兩liang台tai設she備bei的de工gong作zuo,就jiu能neng產chan生sheng尺chi寸cun更geng小xiao的de解jie決jue方fang案an。您nin不bu僅jin可ke以yi通tong過guo集ji成cheng到dao單dan個ge設she備bei,還hai可ke以yi通tong過guo減jian少shao滿man足zu隔ge離li安an全quan標biao準zhun所suo需xu的de工gong作zuo量liang來lai節jie約yue成cheng本ben。
全集成、增強的隔離解決方案采用小包裝,並且易於實施。與其他解決方案相比,這種設備有多種好處。例如, 德州儀器UCC12050將所有的控製器、qudongqi,changxiaoyingjingtiguanhecixingyuanjianjichengdaodangefengzhuangzhong。ninzhixujiangshebeifangzhizaidaiyouyixiepangludianrongqidedianlubanshang,binganzhaozhengquededianlubanbujushuomingjinxingcaozuo,jikeshejichuyigezengqiangxinggelijiejuefangan,congerkeyizaichaoxiaodezhanyongkongjianneipianzhidianyuanyingyong。suoyoudegongchenggongzuoyijingwancheng:無磁性元件設計,無電源控製器選擇。
如德國電氣工程師協會 (VDE) 0884-10和國際電工委員會 (IEC) 60747-17等標準為增強型隔離設備認證提供了最低要求。UCC12050滿足增強型隔離的所有要求,最小隔離保護為7 kVPK(1秒,經生產測試)和5 kVRMS(1分鍾)。
總而言之,功能和基礎隔離將一個電壓軌與另一個電壓軌電氣隔離,而雙隔離和增強型隔離為相同的設計目標提供可互換的解決方案 - 從插頭上拔下接地管腳。
增強型隔離通過將兩個絕緣設備減少到1個來提供比雙隔離更好的優勢。與其他隔離式偏置電源解決方案相比,它是您的係統中節省時間、精力、空間和成本的理想選擇。
其他資源:
● 閱讀此白皮書,“通過隔離柵的電源:隔離DC/DC偏置電源的概況。”
● 下載UCC12050數據表。
● 閱讀應用指南,“適用於空間受限應用的增強型隔離模擬輸入鏈。”
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