不管是在工廠自動化場景、樓宇自動化場景、消費電子場景、車用場景或是醫(yī)療設備場景，器件想要在任何場合穩(wěn)定運行都少不了隔離。而且這些場景中都有不少新的隔離挑戰(zhàn)出現(xiàn)。

在汽車應用里，需要通過隔離來實現(xiàn)敏感電子元器件與快速瞬變高壓組件之間的安全通信的需求愈發(fā)明顯，在工業(yè)系統(tǒng)中，對高壓浪涌、大接地電位差、高側組件通信以及共模瞬態(tài)數(shù)據(jù)的保護也愈發(fā)迫切，器件隔離的需求與挑戰(zhàn)都迫在眉睫。

比較器加隔離，增強檢測功能

在高壓類應用或者安全關鍵型應用中，一個出色的隔離技術融合可以帶來器件超高的工作電壓以及可靠性，同時也會顧及到盡可能小的尺寸以及盡可能低的成本。對于大功率工業(yè)系統(tǒng)（如電機驅動器和光伏逆變器）以及汽車系統(tǒng)（包括電動汽車充電器、牽引逆變器、車載充電器和直流/直流轉換器）而言，故障檢測機制必不可少。

故障檢測通過電流、電壓和溫度測量來診斷系統(tǒng)內的任何交流電力線波動、機械或電氣過載。隨著提高系統(tǒng)彈性和采用更快的開關晶體管（如 SiC 和 GaN）的需求激增，對準確和快速故障檢測的需求變得更加重要。

標準的比較器結合穩(wěn)健的電隔離屏障，可以實現(xiàn)隔離式的雙向過流、過壓以及過熱檢測，給高壓系統(tǒng)提供有效的容錯，縮小設計裕度，降低無源器件的要求。 我們以TI的AMC23C12為例，作為近期推出的超小型隔離比較器，其響應時間超快（＜400ns），可高效保護電源轉換系統(tǒng)中的碳化硅和氮化鎵晶體管。具有可調跳變閾值和低于3%的精度（在最惡劣情況下），可滿足日益增長的過流、過壓、過熱、欠壓和欠流檢測需求。

（隔離比較器，TI）

小尺寸是這類添加隔離的比較器都很關注的點，因為增添了隔離的器件尺寸不可避免地會增加?？梢栽诜庋b中集成了用于為高側供電的寬輸入范圍低壓降穩(wěn)壓器、精密基準等，這種設計與分立式部署相比，印刷電路板面積和組件數(shù)量可以大幅減少。

在IC尺寸封裝中實現(xiàn)隔離電源傳輸

對于電源設計人員而言，需要用越來越小的尺寸提供更多功率，這將繼續(xù)成為電源領域的主要趨勢。但隨著系統(tǒng)變得越來越小，這也造成了更多隔離和 EMI 設計挑戰(zhàn)。集成變壓器技術于2020年首次推出，該技術的推出縮小了隔離式電源傳輸，使其可納入IC尺寸的封裝中，實現(xiàn)了高密度隔離式直流/直流電源轉換，同時可保持低EMI和高可靠性。作為TI專有的技術，集成變壓器具有極低的初級到次級電容，并針對EMI性能進行了優(yōu)化。

汽車應用中半分布式和分布式偏置電源架構是一大行業(yè)趨勢，現(xiàn)在這種集成變壓器的隔離式直流/直流偏置電源模塊開始支持這種行業(yè)大趨勢。從性能來看，隔離式電源傳輸集成閉環(huán)控制在正常溫度范圍內可實現(xiàn)雙輸出，精度在±1.0%，結合使用3.5pF的初級到次級電容，可降低高速開關產生的EMI，很輕松地實現(xiàn)超過150V/ns的共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)性能。

（UCC14240-Q1，TI）

在需要隔離的工業(yè)應用中，例如我們上面所說的工業(yè)運輸、電網(wǎng)基礎設施、醫(yī)療設備、工廠自動化、樓宇自動化和電機驅動與控制，這種隔離技術的引入，工程師可將電源解決方案尺寸縮小高達80%并盡量提高功率密度。

小結

隔離設計一直是半導體器件設計中舉足輕重的一環(huán)，尤其是在電源管理相關設計中，隔離是在實現(xiàn)信號或電源交換的同時用于提供保護功能的屏障，對于高壓系統(tǒng)的安全可靠運行至關重要。電源管理的集成度越來越高，需要實現(xiàn)的隔離、保護功能也越來越多，可以說出色的隔離技術應用已經(jīng)成為電源管理相當重要的好壞因素。