【導讀】電器產品都會用到電源

，常見的電源包括調壓電源
、開關電源、逆變電源
、變頻電源、不(bu)間(jian)斷(duan)電(dian)源(yuan)等(deng)。大(da)部(bu)分(fen)電(dian)源(yuan)都(dou)需(xu)要(yao)有(you)隔(ge)離(li)器(qi)件(jian)，以(yi)保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)和(he)人(ren)身(shen)安(an)全(quan)。因(yin)采(cai)用(yong)的(de)隔(ge)離(li)技(ji)術(shu)不(bu)同(tong)
，隔(ge)離(li)效(xiao)果(guo)也(ye)不(bu)一(yi)樣(yang)。因(yin)此(ci)，選(xuan)擇(ze)隔(ge)離(li)產(chan)品(pin)應(ying)該(gai)揚(yang)長(chang)避(bi)短(duan)
，盡(jin)可(ke)能(neng)將(jiang)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)做(zuo)到(dao)最(zui)佳(jia)。

01 電源為什麼需要隔離

這是一個老生常談的問題，目的是避免電源的高壓電對人體產生危害。新能源汽車就是常見的高壓電源場景，電池電壓是400V或新出現的800V，如此高的電壓會對人體產生危害
；充電樁亦是如此
，它將交流電轉換為高壓直流電，也需要將高低壓隔離開來
，這就需要用到隔離器件。

又如
，光伏或數據中心的服務器電源、工gong業ye變bian頻pin伺si服fu應ying用yong以yi及ji一yi些xie工gong業ye電dian源yuan模mo塊kuai或huo儲chu能neng裝zhuang置zhi
，這zhe些xie常chang見jian的de高gao壓ya電dian源yuan場chang景jing除chu了le要yao避bi免mian高gao壓ya對dui人ren體ti的de危wei害hai，還hai要yao滿man足zu相xiang應ying的de安an規gui要yao求qiu。

另外，對於一些不共地的係統，如半橋拓撲的上管驅動也需要隔離；此外
，雖然一些係統本身並不需要隔離，但為了提升性能，需要將高壓側的高噪聲來源與低壓側隔離開，以減少控製器端的幹擾。

02 隔離的要求和分類

隔離有嚴格的安規認證，常見的是美國的UL認證、德國VDE認證以及電工協會的IEC認證等。安規認證包括兩類，一類是係統級，如IEC60065、IEC60950等；另一類是器件級，如UL1577以及IEC60747標準。IECbiaozhunconganquanjiaodudingyilesangedengjinengliangyuan
，doushiyidianyadianliudaxiaozuoweifenjiyiju
，shishixiangyingdebaohucuoshi。zhideyitideshi
，naxinweidesuoyougelichanpindoutongguoleUL、CUL以及VDE、CQC安規認證。

電源係統中應用非常廣泛的是隔離芯片，例如
，在車載充電機OBC/DC-DC係統中
，高壓電池充電輸入側是220V到380V
，輸出側為400V或800V；低壓電池充電是12V到48V，其中包括PFC和LLC兩級拓撲。整個係統拓撲比較複雜
，往往會采用兩顆MCU做主控
，兩個MCU之間的通信便需要進行隔離。此外，這些拓撲中的功率管
，不管是Si MOSFET還是第三代半導體器件，都需要相應的驅動
，也需要進行隔離。

另外，根據係統的控製精度要求

，電壓采樣、電流采樣以及係統的對外通信也需要隔離。

03 常見的幾種隔離技術及要求

目前，行業采用的隔離技術有三種：傳統光耦、磁耦和容耦技術。傳統光耦技術應用最廣泛
、曆li史shi最zui長chang。它ta以yi光guang為wei介jie質zhi將jiang輸shu入ru信xin號hao耦ou合he到dao輸shu出chu端duan，但dan是shi體ti積ji較jiao大da，傳chuan輸shu速su度du較jiao慢man
，隨sui著zhe使shi用yong時shi間jian的de增zeng長chang會hui出chu現xian光guang衰shuai，且qie工gong作zuo溫wen度du範fan圍wei較jiao窄zhai。磁ci耦ou和he容rong耦ou是shi目mu前qian比bi較jiao主zhu流liu的de隔ge離li技ji術shu。磁ci耦ou耐nai壓ya高gao、傳輸速度快、溫度範圍寬，但工藝複雜，有EMI輻射；容耦耐壓高，傳輸速度快，傳輸延遲僅為二三十納秒，工作溫度範圍非常寬，工藝並不複雜，具有很高的可靠性。

納芯微的隔離芯片便是基於容耦技術，采用Adaptive OOK®自適應編碼技術
，EMI輻射低，誤碼率低，還能有效提高隔離器件抗共模噪聲（CMTI）的能力。

隔離產品的重要指標包括：隔離耐壓等級

、CMTI能力、EMC性能以及傳輸延遲和工作溫度、隔離壽命等。納芯微隔離產品的隔離電壓等級高達10kV
，CMTI至少100kV/μs；抗浪湧超過10kV，雙邊ESD超過15kV。

04 電源係統的趨勢和應用難點

1. 電源係統的趨勢

●  高集成化：電源係統正往更高集成度的趨勢發展，因此也需要更高集成度的IC

，例如將電源和數字隔離器集成在一起，以降低工程師設計隔離電源的複雜程度。

●  高壓化、高頻化：光伏係統已從800V轉到1500V，第三代半導體（氮化镓或碳化矽）的應用也越來越廣泛，係統開關頻率越來越高，速度越來越快。隔離產品需要有更高的CMTI能力
，能承受更高電壓，EMI性能更好。

●  高可靠性：隔離芯片均需要通過嚴格的安規認證。

2. 電源係統的應用難點

電源係統的應用難點在於
，第三代功率器件對驅動芯片提出了更高的要求
，如CMTI大於100kV/μsshuiping。youyutanhuaguiqudongdianyagenggao，yaoqiuqudongqishuchudianyafanweibaifugengkuan。ciwai，chanpinkaiguansulvyaogengkuai，bingjiangdikaiguansunhao
，qudongqijuyoushuchugengdadeSource或Sink電流能力

，芯片內部上升或下降時間更短
，傳輸延時更小。

碳化矽驅動芯片的新功能是“米勒鉗位”，隨著SiC的開關

，橋臂中點有很大dv/dt，下管Cgd電容會產生一個米勒電流，即使下管處於關斷狀態

，也會通過下管關斷電阻產生一個壓降。考慮到碳化矽器件的導通閾值比較低（2V左右）

，如果壓降較大會造成下管誤導通
，係統就會有短路風險。

“米勒鉗位”功能可以應對碳化矽應用中的這個問題。在芯片中增加一個MOSFET可以直接將GND和碳化矽柵極相連，當下管關斷後，會跳過下管驅動電阻
，直接將柵極短路到GND，以此消除米勒電流造成的壓差
，從而避免米勒效應導致下管誤導通的風險。

 納芯微的隔離類產品

納芯微的隔離產品品類非常齊全，包括數字隔離器、隔離驅動、隔離電壓/電流采樣
、隔離CAN收發器。驅動方麵
，不管是MOS
、IGBT還是碳化矽，都有相應的隔離產品。采樣方麵
，既有模擬輸出隔離運放，也有數字輸出隔離ADC，滿足不同應用場景對采樣率和采樣精度的要求。接口方麵，隔離I2C接口、485或CAN接口產品都很豐富，能夠為客戶的電源設計提供一站式解決方案。

納芯微的產品采用容耦技術，順應了當前集成化、高壓化、可靠性的電源應用趨勢，滿足第三代功率器件對驅動芯片提出的更高要求。其隔離產品品類非常齊全，包括數字隔離器、隔離驅動、隔離電壓/電流采樣、隔離CAN收發器，能夠為工程師提供多樣化的選擇。

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