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发表于 2020-12-22 11:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
电力系统设计中,集成的门极驱动器实现电隔离有哪些优势?

    在电力系统设计中,提供电气隔离通常是必要的。所谓电气隔离,就是使两个电路之间没有电气上的直接联系。保护后级负载设备和系统,同时还要保证两个电路维持能量传输的关系。保持高低压域电隔离,防止电流在它们之间流动。但隔离的域仍需要进行交互,让数据在它们之间传输。

    经常会出现遭到雷击浪涌、瞬间高压冲击损坏的电源产品,因此采用隔离方案是必要的。尽管隔离很普遍,但是有效地实现隔离目前仍然存在问题,尤其是当我们向更高的系统集成度发展时。比较典型的一个案例是,电源转换系统通常使用功率MOSFET或IGBT。这些器件需要由门极驱动器来控制低压信号。为保持不同的电压域独立但相互连接,需要隔离。隔离通常使用光耦合器来实现,这种方式的电路简单,成熟普遍,至少需要两个分立器件:LED发射器,以及一个光电二极管接收器。

    不过,光耦合器虽然易于实现极高的5 kVrms或更高的隔离,但它们体积大且易老化。此前,光耦合器在许多应用中可能是理想的选择,但替代技术的趋势越来越明显,集成的隔离器件可以提供更多便利。比如安森美半导体的NCD57001,使用通过无芯变压器的磁耦合在微型电感器之间创建数据路径,从而提供5 kVrms的电气隔离和至少100 kV / us的CMTI,会起到非常好的保护作用,避免高压强压对后级弱电的伤害。隔离电源输入与输出隔离分开,在电源产品出现异常时,可起到对后级负载设备和系统的保护作用,避免其受到电击伤害、物理伤害、爆炸伤害等。

    NCD57001的另一个显著特点是它的输出级,专为解决一个常见问题而开发。它具有一个内部缓冲级,为克服米勒平台而设计。NCD57001的无芯变压器技术,在芯片级门极驱动器中提供了有效的隔离。即把用电的分支电路与整个电气系统隔离,使之成为一个在电气上被隔离的、独立的不接地安全系统,以防止在裸露导体故障带电情况下发生间接触电危险。这些全集成的隔离式门极驱动器具有真正的工程优势,并且在需要以小尺寸实现高隔离度的应用中,它是光隔离驱动器的绝佳替代品:不仅有能克服米勒平台的输出升压级还提高了开关效率。

     随着越来越多的应用采用高直流电压,对高效和安全隔离的需求也在增长。因此,创新方案如NCD57001能实现高输出电压精度、线性调整率和负载调整率性能,满足目前电子产品的高性能要求。
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