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電容隔離VS傳統隔離優勢明顯,這份隔離電源產品“全家桶”實力演示

? 來源:電子發燒友網 ? 作者:吳子鵬 ? 2021-12-18 07:09 ? 次閱讀
電子發燒友網報道(文/吳子鵬)隔離電源解決方案具有隔離、保護、電壓轉換、穩壓、降噪等功能,非常適合大功率應用,包括工業控制系統、太陽能逆變器、新能源汽車充電設施等場景。 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,光耦隔離這種傳統的物理隔離方式壽命短、供電電流大、尺寸大、數據傳輸率低、CMTI低、傳輸延遲長;磁隔離相較于光耦隔離有了一些改進,包括壽命長、供電電流低、尺寸小、數據傳輸率高、CMTI高、傳輸延遲低,但磁隔離的發射強且抗擾度低;而電容隔離不僅具有磁隔離的優勢,同時還有低放射和抗擾度高的優點。

電容隔離原理圖,圖源:MPS MPS 隔離電源產品使用電容隔離,提供了具有高 CMTI 和高抗磁噪聲能力的穩健型解決方案,同時可最大限度地降低供電電流。12月10日,在媒體發布會上,MPS DCDC產品線業務拓展經理殷亮和大家介紹了MPS基于電容隔離發布的一整套完整的隔離電源解決方案,包括:
  • 隔離柵級驅動MP188xx系列產品;

  • 數字信號隔離器MP276xx系列產品;

  • 集成電源型數字信號隔離器MP278xx系列產品;

  • 獨立隔離電源模塊 MID1W0505系列產品。

隔離柵級驅動器

根據殷亮的介紹,MPS隔離柵級驅動MP188xx系列共有三款產品,分別是MP(Q)18831/51/71。在特征參數方面,該系列隔離柵極驅動產品具有隔離電壓高達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點。 其中有兩項特征參數是值得格外強調的,一個是30V輸出驅動電源,集成欠壓鎖定選項 (3V/5V/8V/10V/12V/15V);另一個則是AECQ: 4A灌/8A拉峰值輸出電流。 MP(Q)18831/51/71三款產品的配置非常靈活,MP(Q)18831為雙路輸入半橋驅動器,MP(Q)18851為雙路獨立驅動器,MP(Q)18871為PWM輸入半橋驅動器,靈活的設計適合MOSFET、IGBT、SIC和GaN器件。

三款隔離柵級驅動器原理電路,圖源:MPS

數字隔離器

和傳統光耦隔離器相比,數字隔離器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有優勢。MPS數字隔離器采用MPS專有的電容隔離技術,可支持5kVRMS絕緣電壓、大于100kV/μs的 CMTI和高達150Mbps的數據傳輸速率。 在數字隔離器選擇方面,信號傳輸類型是一個非常重要的特性,MP(Q)276xx系列數字隔離器為滿足多樣的信號傳輸場景而設計,包括RS485、RS422、UART、SPI等。 此外,這些2~6通道數字隔離器的產品特性還包括:
  • 寬輸入范圍:2.5V-5.5V

  • 高達 150Mbps 數字傳輸率,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

  • 可選輸出默認值

下圖是MP(Q)276xx系列數字隔離器的典型應用電路,用戶可以借助這樣的設計為可編程邏輯控制器 (PLC)、功率計、車載充電器和醫療電子設備提供隔離保護。

MP(Q)276xx系列產品的典型電路,圖源:MPS

獨立隔離電源模塊

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)通過變壓器將電壓降到所需要的電壓,然后作為負載供電使用。 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,可以輕松滿足設計規范要求,減少電磁干擾并采用小型、薄型的標準封裝,從而使應用變得更簡單、更可靠。 通過下圖能夠看到,MPS的隔離DC/DC電源模塊相較于傳統的電源隔離模塊競品在隔離電壓、負載調整率、磁場抗干擾等方面具有競爭優勢,面向的主要應用包括工業自動化、PLC I/O 模塊、電網保護繼電器、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電源模塊在實際測試中的表現,包括紋波、負載的瞬態響應和負載調整率等。

圖源:MPS

集成電源型數字信號隔離器

按照殷亮所說,MP(Q)276xx系列數字隔離器和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通道數字隔離器。這種集成式的設計,可大幅節省 PCB空間并提高系統設計性能,非常適合工業自動化、電池管理系統(BMS)、電動汽車充電站以及任何需要可靠信號和電源隔離的應用。 目前,在MPS官網上面,MP(Q)278xx系列產品已經上線了5款產品,分別是MP(Q)27800/11/21/22/31,均屬于預發布新品,產品的主要特性包括:
  • 輸入電壓范圍:4.5-5.5V

  • 集成1W隔離電源

  • 高達150Mbps數據傳輸率

  • 高電磁抗擾能力

  • >±100kV/μs 共模瞬態抗擾能力

  • 3kVrms 隔離能力

  • 可選通道方向

  • 可選輸出默認值

  • 集成 SCP, OCP, OTP保護

下圖是MPS展示的關于MP(Q)278xx系列產品的典型電路。

圖源:MPS 除了上述幾款圍繞電容隔離技術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AC/DC 演示板功率可達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,給電動車電樁、不間斷電源、儲能裝置等方案設計以參考。
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