工场主动化征战、电网根基设备运用、机电启动器和电动汽车(EV)等高电压产业和汽车系统能够形成数百至数千伏的电压，这不光会淘汰征战寿命，乃至会给人身平安带来强大危险。本文引见怎么操纵崭新分隔技巧来保证这些高电压系统的平安，进而抬高靠得住性，同时淘汰治理计划尺寸并升高成本。

▎分隔法子

集成电路(IC)完成分隔的方法是阻断直流和低频换取电流，而理睬电源、摹拟记号或高速数字记号经过分隔栅传输。图1展现了三种用于完成分隔的罕用半导体技巧：光学（光耦合器）、电场记号传输（电容式）和磁场耦合（变压器）。

(a)

(b)

(c)

图1：半导体分隔技巧：光耦合器(a)；电容式(b)；变压器(c)

TI操纵电容分隔技巧和专属集成平面变压器（磁分隔），以及先进的封装和工艺技巧，尽力提拔咱们大型且品类完备的分隔式IC产物系列的靠得住性、集成度和功能。

▎电容分隔

电容分隔技巧基于穿过电介质的换取记号传输。TI的电容分隔器操纵介电强度很高的SiO2电介质建立。由于SiO2为无机材料，是以在不同湿度和温度前提下都特别不变。别的，咱们专属的多层电容器和多层钝化法子可升高高电压功能对任何单层的依赖，进而抬高分隔器的原料和靠得住性。咱们的电容技巧援助的处事电压(VIOWM)为2kVRMS，可秉承的分隔电压(VISO)为7.5kVRMS，而且能够秉承12.8kVPK的浪涌电压。

▎磁分隔

磁分隔通罕用于须要高频直流/直流电源更改的运用。IC变压器耦合分隔的一个上风是能够传输超出数百毫瓦的功率，每每无需次级侧偏置电源。也能够操纵磁分隔来发送高频记号。在须要同时运输电力和传输数据的系统中，您能够操纵类似的变压器绕组线圈来餍足功率和记号须要，如图2所示。将记号和电力运输功效联结到统一集成变压器线圈上，能够充足升高治理计划的成本并淘汰尺寸。TPSI-Q1和TPSI-Q1即是把数据传输和电力运输联结在统一变压器通道上。

图2：操纵磁分隔经过分隔栅靠得住地运输电力和记号

关于磁分隔，TI操纵专属多芯片模块法子，协同封装高功能平面变压器与分隔式功率级和专用操纵器裸片。咱们能够操纵高功能铁氧体磁芯来建立这些变压器，以便抬高耦合和变压器效率，也能够在电力运输须要不高的运用中操纵空芯，进而省俭成本并升高繁杂性。

靠得住地餍足分隔须要，同时淘汰治理计划尺寸并升高成本。

不同运用所需的分隔法子不尽类似。咱们来看几个例子，理解TI的IC怎么协助餍足电动汽车和电网根基设备运用的高电压分隔须要，请观察怎么操纵SSR完成更高靠得住性的分隔和更小的治理计划尺寸。

▎电动汽车运用

为减弱分量、添加扭矩、抬高效率并加速充电速率，电动汽车高电压电池组的电平从V添加到V，乃至高达1kV。电池办理系统(BMS)和牵引逆变器是两个特别关键的电动汽车子系统，须要将V域与底盘分隔，进而保证搭客及其车辆的平安。

图3所示框图是牵引逆变器的示例，在三相直流更改取逆变器设置中，该牵引逆变器操纵分隔栅极启动器来启动高电压绝缘栅双极晶体管(IGBT)或碳化硅(SiC)模块。这些模块可协同封装多达六个IGBT或SiC开关，最多须要六个分隔变压器，为六个自力的栅极启动器IC供电。咱们的UCC-Q1是一款双输出、中电压、分隔直流/直流电源模块，可在牵引逆变器、栅极启动器偏置运用中完成更高的功能，同时经过淘汰外部变压器的数目来充足淘汰PCB面积。

图3：模范的牵引逆变器系统方框图

别的，将高电压电池端子连贯到子系统时，BMS操纵预充电电路。咱们的5kVRMSTPSI-Q1分隔开关启动器旨在庖代机器预充电来往器，完成更小、更靠得住的固态治理计划。该器件可供给高达5kVRMS的加强型分隔，处事寿命为机电继电器的10倍，且不像机电继电器那样轻易跟着光阴的推移而蜕变。图4讲解了TPSI-Q1与机器继电器比拟所能省俭的面积。

图4：操纵基于磁分隔的固态继电器启动器(TPSI)淘汰治理计划尺寸

▎电网根基设备运用

分隔是电网根基设备运用中的必备因素，它能够维护征战和人员免受高压浪涌的侵害，消除互连时触及较大接地电位差(GPD)的毁坏性接地回路，并在共模瞬态事情期间维持数据完好性。

太阳能征战和电动汽车充电器的处事电压领域为V至1,V或更高。图4所示为咱们高压电动汽车充电和太阳能中的绝缘监测AFE参考计划。该参考计划操纵咱们的AMC周详分隔强调器和TPSI-Q1分隔开关，在电网根基设备运用中监测绝缘电阻。

由于没有挪动器件，这类固态继电器治理计划能够施行数十年的一再丈量，且不会升高功能。电力和记号都可经过TPSI-Q1内的分隔栅运输，是以无需次级侧偏置电源。由于该器件采取薄型小尺寸IC(SOIC)封装，是以治理计划尺寸能够比基于光继电器或机器继电器的治理计划小50%。

图5：高压电动汽车充电和太阳能中的绝缘监测AFE方框图

▎结语

TI将更多功效集成到分隔技巧中，助力工程师在电动汽车和电网根基设备等运用中维持治理计划的平安性，同时升高计划繁杂性、淘汰治理计划尺寸并升高成本。请参阅ti.

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