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電容隔離VS傳統(tǒng)隔離優(yōu)勢(shì)明顯,這份隔離電源產(chǎn)品“全家桶”實(shí)力演示

? 來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:吳子鵬 ? 2021-12-18 07:09 ? 次閱讀
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電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/吳子鵬)隔離電源解決方案具有隔離、保護(hù)、電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓、降噪等功能,非常適合大功率應(yīng)用,包括工業(yè)控制系統(tǒng)、太陽(yáng)能逆變器、新能源汽車(chē)充電設(shè)施等場(chǎng)景。 目前,隔離電源主要有三種方式,包括光耦隔離、磁隔離和電容隔離。相較而言,光耦隔離這種傳統(tǒng)的物理隔離方式壽命短、供電電流大、尺寸大、數(shù)據(jù)傳輸率低、CMTI低、傳輸延遲長(zhǎng);磁隔離相較于光耦隔離有了一些改進(jìn),包括壽命長(zhǎng)、供電電流低、尺寸小、數(shù)據(jù)傳輸率高、CMTI高、傳輸延遲低,但磁隔離的發(fā)射強(qiáng)且抗擾度低;而電容隔離不僅具有磁隔離的優(yōu)勢(shì),同時(shí)還有低放射和抗擾度高的優(yōu)點(diǎn)。

電容隔離原理圖,圖源:MPS MPS 隔離電源產(chǎn)品使用電容隔離,提供了具有高 CMTI 和高抗磁噪聲能力的穩(wěn)健型解決方案,同時(shí)可最大限度地降低供電電流。12月10日,在媒體發(fā)布會(huì)上,MPS DCDC產(chǎn)品線業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理殷亮和大家介紹了MPS基于電容隔離發(fā)布的一整套完整的隔離電源解決方案,包括:
  • 隔離柵級(jí)驅(qū)動(dòng)MP188xx系列產(chǎn)品;

  • 數(shù)字信號(hào)隔離器MP276xx系列產(chǎn)品;

  • 集成電源型數(shù)字信號(hào)隔離器MP278xx系列產(chǎn)品;

  • 獨(dú)立隔離電源模塊 MID1W0505系列產(chǎn)品。

隔離柵級(jí)驅(qū)動(dòng)器

根據(jù)殷亮的介紹,MPS隔離柵級(jí)驅(qū)動(dòng)MP188xx系列共有三款產(chǎn)品,分別是MP(Q)18831/51/71。在特征參數(shù)方面,該系列隔離柵極驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品具有隔離電壓高達(dá)5kV RMS,CMTI >100kV/μs,兼容TTL和CMOS輸入,4A拉/灌峰值輸出電流,50ns典型傳輸延遲等諸多優(yōu)點(diǎn)。 其中有兩項(xiàng)特征參數(shù)是值得格外強(qiáng)調(diào)的,一個(gè)是30V輸出驅(qū)動(dòng)電源,集成欠壓鎖定選項(xiàng) (3V/5V/8V/10V/12V/15V);另一個(gè)則是AECQ: 4A灌/8A拉峰值輸出電流。 MP(Q)18831/51/71三款產(chǎn)品的配置非常靈活,MP(Q)18831為雙路輸入半橋驅(qū)動(dòng)器,MP(Q)18851為雙路獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器,MP(Q)18871為PWM輸入半橋驅(qū)動(dòng)器,靈活的設(shè)計(jì)適合MOSFET、IGBT、SIC和GaN器件。

三款隔離柵級(jí)驅(qū)動(dòng)器原理電路,圖源:MPS

數(shù)字隔離器

和傳統(tǒng)光耦隔離器相比,數(shù)字隔離器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有優(yōu)勢(shì)。MPS數(shù)字隔離器采用MPS專(zhuān)有的電容隔離技術(shù),可支持5kVRMS絕緣電壓、大于100kV/μs的 CMTI和高達(dá)150Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。 在數(shù)字隔離器選擇方面,信號(hào)傳輸類(lèi)型是一個(gè)非常重要的特性,MP(Q)276xx系列數(shù)字隔離器為滿(mǎn)足多樣的信號(hào)傳輸場(chǎng)景而設(shè)計(jì),包括RS485、RS422UART、SPI等。 此外,這些2~6通道數(shù)字隔離器的產(chǎn)品特性還包括:
  • 寬輸入范圍:2.5V-5.5V

  • 高達(dá) 150Mbps 數(shù)字傳輸率,20Mbps可選

  • 超低供電電流

  • 高電磁抗擾能力

  • >±100kV/μs 共模瞬態(tài)抗擾能力

  • 5V 工作電壓下,傳輸延遲為13ns

  • 5kVrms 隔離能力,2.5kVrms 可選

  • 可選通道方向

  • 可選輸出默認(rèn)值

下圖是MP(Q)276xx系列數(shù)字隔離器的典型應(yīng)用電路,用戶(hù)可以借助這樣的設(shè)計(jì)為可編程邏輯控制器 (PLC)、功率計(jì)、車(chē)載充電器和醫(yī)療電子設(shè)備提供隔離保護(hù)。

MP(Q)276xx系列產(chǎn)品的典型電路,圖源:MPS

獨(dú)立隔離電源模塊

隔離 DC/DC 電源模塊是指隔離電源是使用變壓器將各種不同電壓(如:220VAC,48VDC,24VDC,12VDC等)通過(guò)變壓器將電壓降到所需要的電壓,然后作為負(fù)載供電使用。 殷亮指出,MPS 的隔離 DC/DC 電源模塊為工程師提供了出色的隔離柵,可以輕松滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,減少電磁干擾并采用小型、薄型的標(biāo)準(zhǔn)封裝,從而使應(yīng)用變得更簡(jiǎn)單、更可靠。 通過(guò)下圖能夠看到,MPS的隔離DC/DC電源模塊相較于傳統(tǒng)的電源隔離模塊競(jìng)品在隔離電壓、負(fù)載調(diào)整率、磁場(chǎng)抗干擾等方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),面向的主要應(yīng)用包括工業(yè)自動(dòng)化、PLC I/O 模塊、電網(wǎng)保護(hù)繼電器、隔離傳感器電源、RS-485/CAN 隔離偏置電源。

圖源:MPS 下圖是MPS展示的MID1W0505A隔離DC/DC電源模塊在實(shí)際測(cè)試中的表現(xiàn),包括紋波、負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)和負(fù)載調(diào)整率等。

圖源:MPS

集成電源型數(shù)字信號(hào)隔離器

按照殷亮所說(shuō),MP(Q)276xx系列數(shù)字隔離器和MID1W0505A隔離DC/DC電源模塊的融合便是MP(Q)278xx系列集成電源型型2~6通道數(shù)字隔離器。這種集成式的設(shè)計(jì),可大幅節(jié)省 PCB空間并提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能,非常適合工業(yè)自動(dòng)化、電池管理系統(tǒng)(BMS)、電動(dòng)汽車(chē)充電站以及任何需要可靠信號(hào)和電源隔離的應(yīng)用。 目前,在MPS官網(wǎng)上面,MP(Q)278xx系列產(chǎn)品已經(jīng)上線了5款產(chǎn)品,分別是MP(Q)27800/11/21/22/31,均屬于預(yù)發(fā)布新品,產(chǎn)品的主要特性包括:
  • 輸入電壓范圍:4.5-5.5V

  • 集成1W隔離電源

  • 高達(dá)150Mbps數(shù)據(jù)傳輸率

  • 高電磁抗擾能力

  • >±100kV/μs 共模瞬態(tài)抗擾能力

  • 3kVrms 隔離能力

  • 可選通道方向

  • 可選輸出默認(rèn)值

  • 集成 SCP, OCP, OTP保護(hù)

下圖是MPS展示的關(guān)于MP(Q)278xx系列產(chǎn)品的典型電路。

圖源:MPS 除了上述幾款圍繞電容隔離技術(shù)打造的完整的隔離電源解決方案“套裝”,MPS還展示了一款大功率解決方案演示板,如下圖所示。

圖源:MPS 這款A(yù)C/DC 演示板功率可達(dá)3 kW,功率密度為2.14W/cm 3,效率為96%,尺寸為1U,寬輸入范圍為95-265 V AC,輸出電壓為48V,給電動(dòng)車(chē)電樁、不間斷電源、儲(chǔ)能裝置等方案設(shè)計(jì)以參考。
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