【導讀】除了防止電擊之外，DC/DC轉換器的隔離具有許多不同的用途。本文介紹了各種等級的隔離以及在常見的低功耗DC/DC轉換器中的應用。

盡管輸入輸出沒有隔離的DC/DC轉換器仍可使用，但許多使用內部變壓器將輸入和輸出隔離，這讓DC/DC轉(zhuan)換(huan)器(qi)有(you)多(duo)種(zhong)用(yong)途(tu)和(he)功(gong)能(neng)。輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)浮(fu)地(di)可(ke)以(yi)斷(duan)開(kai)接(jie)地(di)回(hui)路(lu)以(yi)減(jian)少(shao)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)噪(zao)聲(sheng)，並(bing)可(ke)以(yi)自(zi)由(you)選(xuan)擇(ze)輸(shu)出(chu)極(ji)性(xing)
，因(yin)此(ci)隔(ge)離(li)屏(ping)障(zhang)能(neng)形(xing)成(cheng)重(zhong)要(yao)的(de)安(an)全(quan)機(ji)製(zhi)以(yi)防(fang)止(zhi)電(dian)擊(ji)和(he)減(jian)少(shao)故(gu)障(zhang)造(zao)成(cheng)的(de)其(qi)他(ta)危(wei)害(hai)。 

由於輸出與輸入隔離，因此輸入或輸出端的“零”參考電壓的選擇也是任意的。例如，具有5V輸出的隔離式DC/DC可用於改變電壓和極性（例如，-48V輸入有+5V輸出）
，可升高現有的電壓（例如
，從+15V電源產生+20V）或從單電源轉成雙輸出（例如從+5V轉成±5V）。圖1顯示這些轉換功能。 

圖1：不同的隔離式DC/DC轉換器的使用方式

隔離等級取決於隔離屏障的絕緣強度。對於DC/DC轉換器
，最常用的類型如下：

●    功能 - 輸出是隔離的，但沒有電擊的保護

●    基本- 隻要屏障完好無損
，就能提供電擊保護

●    輔助 - 再增加一層屏障作為備用保護

●    增強- 相當於兩層基本絕緣的一層屏障

那麼要如何將這些類型應用至實際的變壓器呢？ 

功能隔離

以功能隔離來說，變壓器初級和次級繞組通常直接纏繞在一起，絕緣的性能取決於線包漆的厚度（圖2）。這個方法的優點是可以生產低成本和小尺寸的變壓器
，可以承受高達4kV的DC隔離電壓測試，但是持續時間有限並且不能重複測試。 

圖2：具有功能隔離的環形鐵芯變壓器

gongnenggelizhuanhuanqidechangjianyingyongyufeigeliguanjianxitong
，gelizhuyaoyongyuduankaijiedihuilu，zuzhichuandaoganraolujinghuoweigongnengxingjieditigongcankaodianyabianhua。zaizhexieyingyongzhong，gelishixiaoshibuhuiduishebeizaochengshanghaihuoyanzhongsunhuai
，dankenenghuirangdianlutingzhiyunzuo。gelitigongleewaidefangganraoanquancuoshijitigaolekekaoxing，danzhexieyuanquanwuguan。 

CAN總線數據通信係統是一個很好的例子。CAN總zong線xian規gui範fan中zhong沒mei有you規gui定ding必bi須xu隔ge離li，但dan實shi際ji上shang隔ge離li接jie口kou可ke以yi消xiao除chu許xu多duo潛qian在zai的de誤wu差cha或huo對dui數shu據ju傳chuan輸shu的de幹gan擾rao。由you於yu總zong線xian的de兩liang端duan都dou是shi隔ge離li的de，因yin此ci信xin號hao發fa送song器qi和he接jie收shou器qi可ke以yi任ren意yi地di放fang在zai不bu同tong的de接jie地di電dian位wei。差cha分fen總zong線xian拓tuo撲pu結jie構gou會hui忽hu略lve任ren何he電dian氣qi幹gan擾rao

，沒mei有you外wai部bu磁ci場chang引yin起qi總zong線xian電dian流liu的de危wei險xian。這zhe就jiu是shi為wei什shen麼me隔ge離li式shiCAN總線係統經常用於重工業自動化工廠和生產流程。圖3是RECOM SMD DC/DC轉換器來提供隔離總線電源的評估板[1]。 

圖3：隔離式CAN總線評估板

基本隔離

基ji本ben隔ge離li等deng級ji要yao求qiu初chu級ji或huo次ci級ji繞rao組zu之zhi間jian要yao有you絕jue緣yuan保bao護hu
，額e定ding值zhi為wei係xi統tong電dian壓ya。由you於yu，絕jue緣yuan漆qi包bao線xian有you針zhen孔kong
，因yin此ci，僅jin用yong漆qi包bao線xian來lai達da到dao基ji本ben隔ge離li等deng級ji是shi不bu夠gou的de。基ji本ben絕jue緣yuan等deng級ji變bian壓ya器qi的de輸shu入ru和he輸shu出chu繞rao組zu不bu是shi直zhi接jie相xiang互hu纏chan繞rao
，而er是shi以yi最zui小xiao距ju離li或huo物wu理li屏ping障zhang分fen開kai，例li如ru符fu合he標biao準zhun要yao求qiu的de絕jue緣yuan膠jiao帶dai（圖4）。 

此方法也可用在尺寸較大的變壓器
，因為有足夠的空間在繞組之間添加膠帶。 

圖4：基本隔離線軸型變壓器

以緊湊型DC/DC轉換器來說，必須找到適合的基本隔離方法同時不會使變壓器變得太大。圖5是一個使用隔離擋牆來物理分隔繞組的變壓器。此外，鐵氧體磁環有塑料塗層，因此也與繞組分隔。RECOM的RxxPxx和RxxP2xx係列采用這種結構並使用SIP8封裝（19.5 x 12.5 x 9.8mm），生產測試結果最高可達6.4kVDC。 

圖5：用隔離擋牆物理分隔的變壓器

還有另一種製造基本絕緣變壓器的方法，即密封磁芯。這種構造中的磁芯和一個繞組（通常是初級繞組）充滿環氧樹脂的塑料模中。安裝好蓋子之後，次級繞組通過中間的孔纏繞在整個結構上（圖6）。絕(jue)緣(yuan)性(xing)能(neng)並(bing)非(fei)來(lai)自(zi)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)線(xian)包(bao)漆(qi)
，而(er)是(shi)來(lai)自(zi)於(yu)塑(su)料(liao)模(mo)和(he)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)。生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)要(yao)確(que)保(bao)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)和(he)蓋(gai)子(zi)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)厚(hou)度(du)滿(man)足(zu)指(zhi)定(ding)係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)下(xia)最(zui)低(di)基(ji)本(ben)絕(jue)緣(yuan)的(de)要(yao)求(qiu)。 

圖6：灌封磁芯變壓器結構

RECOM的RP-xxxx係列采用這種結構並使在SIP7封裝（19.6 x 10.2 x 7mm）中提供額定值5.2kVDC隔離測試電壓。雖然製造過程比較複雜，但這種“封裝式核心”讓變壓器變得非常緊湊，且穩定的可靠絕緣性能不會隨著時間而惡化。因此RP係列成為RECOM產品中最可靠的高隔離型DC/DC轉換器，適用於軍用飛機或高壓測試設備等多種不同要求的應用。 

增強隔離

通過加強隔離，輸入和輸出繞組以較大的距離或至少由兩個物理屏障分開，每個屏障等同於一層基本隔離等級（圖7）。 

圖7：帶有基本和輔助絕緣層的增強型變壓器結構示例（如圖中粗黑線所示）

然而，多層絕緣會增加變壓器體積，限製了小型化的可能性。解決這個問題的一種方法是使用三層絕緣（TIW）變壓器線，因為這些線能夠提供加強絕緣。RECOM使用了這種線並成功設計出REM1係列DC/DC轉換器
，轉換器采用SIP 7封裝
，同時通過醫療認證符合IEC/EN/UL 60601-1安全標準
，滿足每分鍾4 kVAC隔離、2 x MOPP和250 VAC工作電壓隔離的要求。 

圖8：RECOM SIP 7封裝醫療級REM1 DC/DC轉換器

文獻 1. www.recom-power.com 

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

適用於鐵路環境的低功率DC/DC轉換器

插電式混合動力汽車熱管理係統

對超寬輸入範圍DC/DC轉換器的需求

ADALM2000實驗：CMOS放大器級

如何輕鬆選擇合適的頻率產生器件