ADI院士談isoPower隔離電源的優(yōu)勢(shì)
作者 胡夢(mèng)蝶 王金旺 毛爍
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201808/391181.htmADI公司的iCoupler和isoPower廣泛用于工業(yè)、汽車和醫(yī)療等領(lǐng)域,迄今已交付超過(guò)25億個(gè)隔離通道。這兩項(xiàng)技術(shù)/產(chǎn)品為何如此成功?研發(fā)方面遇到了哪些挑戰(zhàn)?近日,《電子產(chǎn)品世界》記者采訪了一直致力于領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)展這兩項(xiàng)核心產(chǎn)品研發(fā)工作的首席技術(shù)官陳寶興院士。
據(jù)悉,iCoupler是磁隔離技術(shù),基于iCoupler磁隔離技術(shù)的數(shù)字隔離器是 “磁耦”,為信號(hào)隔離領(lǐng)域帶來(lái)了重大進(jìn)步,代替了速度慢、功耗高且隨時(shí)間推移性能下降的光耦。在iCoupler上市數(shù)年后,isoPower問(wèn)世,特點(diǎn)是芯片級(jí)的DC/DC功率轉(zhuǎn)換器,可以整合到ADI的信號(hào)隔離產(chǎn)品中,用來(lái)驅(qū)動(dòng)iCoupler磁耦數(shù)據(jù)通道的副邊,以及為片外負(fù)載供電。
小型化、低輻射
問(wèn):isoPower和iCoupler用在哪些場(chǎng)合?
答:isoPower廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化、能源傳輸和轉(zhuǎn)換、新能源、汽車等領(lǐng)域。采用isoPower和iCoupler相結(jié)合的隔離電源芯片,在提供隔離電源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)通訊隔離,不同的隔離數(shù)字通道配置可以實(shí)現(xiàn)SPI、UART、I2C等通訊接口的隔離。為客戶產(chǎn)品的小型化,縮短設(shè)計(jì)周期,減少采購(gòu)成本等方面提供價(jià)值。
例如,在工業(yè)PLC(可編程控制器)中需要設(shè)計(jì)多通道溫度測(cè)量系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)通道之間的隔離,傳統(tǒng)的隔離電源設(shè)計(jì)會(huì)使用占用較大空間的變壓器,而通道間的隔離使得傳統(tǒng)方案占用空間的缺點(diǎn)愈加突出。若采用isoPower技術(shù),僅用一顆集成了數(shù)字隔離通道的isoPower芯片就可以完全實(shí)現(xiàn)前端ADC供電隔離和SPI通訊隔離,這大大節(jié)省了PCB(印制板)面積,減少了物料數(shù)量。圖1是16通道路路隔離的溫度測(cè)量單元,可見(jiàn)采用了ADI技術(shù)之后,每一路只有兩顆芯片和少量被動(dòng)元件。
問(wèn):二者在安全性方面有怎樣的技術(shù)考量和表現(xiàn)?
答:iCoupler和isoPower已用于高安全性的工業(yè)、汽車和醫(yī)療應(yīng)用,交付超過(guò)25億個(gè)隔離通道。這些片內(nèi)變壓器的隔離依賴于堆疊初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間的厚(大于20μm)聚酰亞胺層。晶圓級(jí)工藝聚酰亞胺層提供超高均勻性以及出色的介電強(qiáng)度和ESD(靜電釋放)性能。isoPower產(chǎn)品可提供增強(qiáng)的隔離性能,其抗浪涌能力大于10 kV,并具備5 kVrms 1min UL額定值。
問(wèn):相比競(jìng)品,isoPower的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪里?
答:小型化和低輻射是isoPower的兩大突出優(yōu)勢(shì)。我們已經(jīng)推出了業(yè)界最小的低輻射隔離電源芯片ADuM5028。此外,芯片級(jí)隔離電源比模塊化隔離電源帶來(lái)了更高的可靠性和一致性。
研發(fā)的關(guān)鍵是EMI和轉(zhuǎn)換效率
問(wèn):isoPower技術(shù)在研發(fā)過(guò)程中遇到過(guò)怎樣的阻礙或瓶頸,未來(lái)的發(fā)展方向如何?
答:isoPower提供頗具吸引力的集成優(yōu)點(diǎn):尺寸小,上市時(shí)間快,無(wú)需分立式開(kāi)關(guān)、二極管或隔離變壓器。但是,片內(nèi)變壓器具有低電感和高電阻,因此需要在超高頻下切換。通常,在大約200 MHz的頻率下切換會(huì)帶來(lái)重大的EMI和效率挑戰(zhàn)。我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要深入了解EMI測(cè)量、EMI模擬方法,并構(gòu)思出創(chuàng)新設(shè)計(jì),將EMI減少20 dB以上,且不會(huì)影響效率。最新的低EMI isoPower產(chǎn)品為客戶顯著簡(jiǎn)化了PCB板設(shè)計(jì)。
但是,隨著越來(lái)越多的客戶要求更加緊湊的隔離集成,對(duì)于熱力受限的設(shè)計(jì)而言,效率變得更加重要。我們正在努力改進(jìn)變壓器,希望提高電感、降低電阻,從而實(shí)現(xiàn)在較低頻率下切換變壓器。這將進(jìn)一步降低EMI并提高效率。
問(wèn):采用isoPower技術(shù)后,可否省去額外的EMI抑制電路?
答:為了滿足EN55022 Class B的輻射要求,新的isoPower芯片只需要在副邊選用兩顆低成本鐵氧體磁珠來(lái)阻斷副邊電源上的高頻共模電流,不再需要縫合電容或安規(guī)跨接電容。
本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第9期第83頁(yè),歡迎您寫論文時(shí)引用,并注明出處。
評(píng)論