如何為您的應用找到合適的隔離解決方案
發布時間:2020-06-02 責任編輯:wenwei
【導讀】盡jin管guan您nin可ke能neng已yi清qing楚chu地di知zhi道dao什shen麼me是shi隔ge離li,但dan您nin仍reng然ran可ke能neng會hui對dui隔ge離li的de各ge種zhong類lei型xing有you疑yi問wen。在zai本ben篇pian技ji術shu文wen章zhang中zhong,我wo將jiang定ding義yi四si種zhong主zhu要yao的de隔ge離li類lei型xing,並bing解jie釋shi工gong程cheng師shi如ru何he從congTI新的全集成變壓器技術中獲益,這種技術與其他增強型隔離解決方案相比,具有多種優勢。
簡單地說,隔離可在傳輸所需信號和/或(huo)電(dian)源(yuan)的(de)同(tong)時(shi),阻(zu)止(zhi)係(xi)統(tong)不(bu)同(tong)部(bu)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)異(yi)常(chang)直(zhi)流(liu)和(he)交(jiao)流(liu)電(dian)流(liu)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)將(jiang)在(zai)許(xu)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)采(cai)用(yong)隔(ge)離(li)技(ji)術(shu)來(lai)為(wei)電(dian)源(yuan)或(huo)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)高(gao)壓(ya)側(ce)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)供(gong)電(dian),保(bao)護(hu)高(gao)壓(ya)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)低(di)壓(ya)電(dian)路(lu)(如電動汽車係統中的處理器),分離具有不同電壓電位的係統之間的通信,或防止高壓設備終端用戶觸電。存在許多不同級別的隔離,包括功能隔離、基礎隔離、雙隔離和增強隔離。
功gong能neng隔ge離li,顧gu名ming思si義yi,僅jin提ti供gong功gong能neng。它ta以yi一yi個ge電dian勢shi將jiang一yi個ge信xin號hao或huo電dian源yuan從cong一yi個ge電dian勢shi的de係xi統tong傳chuan遞di到dao另ling一yi個ge電dian壓ya不bu同tong的de係xi統tong。它ta並bing不bu能neng防fang止zhi觸chu電dian。
下一個是基礎隔離。它是一種功能隔離,但增加了觸電保護。I類設備使用功能隔離和接地連接來保護用戶。圖1所示為典型的I類設備。

圖1:典型的I類設備
雙隔離采用具有基本隔離(基礎級觸電保護)的係統,並在電氣部件和最終用戶之間添加了輔助絕緣層,以在基本隔離失效時降低觸電的可能性。II類lei產chan品pin需xu要yao雙shuang隔ge離li。這zhe些xie產chan品pin配pei有you不bu帶dai接jie地di插cha腳jiao的de交jiao流liu插cha頭tou,這zhe提ti高gao了le產chan品pin的de安an全quan性xing,因yin為wei它ta不bu依yi賴lai外wai部bu接jie線xian來lai保bao證zheng用yong戶hu的de安an全quan。具ju有you雙shuang隔ge離li的de終zhong端duan設she備bei示shi例li包bao括kuo電dian網wang資zi產chan監jian控kong係xi統tong、便攜式醫療設備(如靜脈注射泵)和電氣設備(如攪拌機或手機充電電源)。
第二層將內部金屬部件(可能帶電)與外部外殼物理隔離,或使用非導電的外部外殼,如塑料。與I類設備相比,II類設備確實具有一定的安全性,因為它們不依賴外部接線來提供冗餘保護。圖2所示為典型的II類設備。

圖2:典型的II類設備
增強型隔離與使用單層的雙隔離效果相同。帶有增強型隔離的設備提供基本隔離;此外,它用來確保印刷電路板跡線、磁芯、繞組、引腳等之間的物理隔離,同時滿足安全蠕變和間隙距離(指兩個電壓係統之間的物理距離)。增強設備采用雙隔離設計,但隻能作為一個單件進行測試。
安全標準定義了認證必須達到的值。例如,國際電工委員會(IEC)60950-1要求基礎隔離的蠕變/間隙距離為3.2 mm,增強型隔離和雙隔離的蠕變/間隙距離為6.4 mm。基礎隔離的額定電壓要求為2,500 VRMS(1分鍾)和3,000 VRMS(1秒);增強型隔離和雙隔離的額定電壓要求為5000 VRMS(1分鍾)和6,000 VRMS(1秒)。你可以看到增強/雙隔離正好是 - 基礎隔離的兩倍。如圖3所示,雙隔離設備標示在帶雙盒標誌的標簽上。

圖3:雙隔離標誌
一旦您決定構建II類(lei)設(she)備(bei),您(nin)將(jiang)需(xu)要(yao)雙(shuang)隔(ge)離(li)或(huo)增(zeng)強(qiang)型(xing)隔(ge)離(li)。為(wei)什(shen)麼(me)選(xuan)擇(ze)這(zhe)一(yi)類(lei)型(xing),而(er)不(bu)選(xuan)其(qi)他(ta)類(lei)型(xing)?答(da)案(an)在(zai)於(yu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)尺(chi)寸(cun)和(he)成(cheng)本(ben)。正(zheng)如(ru)您(nin)想(xiang)象(xiang)的(de)那(na)樣(yang),如(ru)果(guo)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)能(neng)完(wan)成(cheng)兩(liang)台(tai)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo),就(jiu)能(neng)產(chan)生(sheng)尺(chi)寸(cun)更(geng)小(xiao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。您(nin)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)集(ji)成(cheng)到(dao)單(dan)個(ge)設(she)備(bei),還(hai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)滿(man)足(zu)隔(ge)離(li)安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)所(suo)需(xu)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)來(lai)節(jie)約(yue)成(cheng)本(ben)。
全集成、增強的隔離解決方案采用小包裝,並且易於實施。與其他解決方案相比,這種設備有多種好處。例如, 德州儀器UCC12050將所有的控製器、qudongqi,changxiaoyingjingtiguanhecixingyuanjianjichengdaodangefengzhuangzhong。ninzhixujiangshebeifangzhizaidaiyouyixiepangludianrongqidedianlubanshang,binganzhaozhengquededianlubanbujushuomingjinxingcaozuo,jikeshejichuyigezengqiangxinggelijiejuefangan,congerkeyizaichaoxiaodezhanyongkongjianneipianzhidianyuanyingyong。suoyoudegongchenggongzuoyijingwancheng:無磁性元件設計,無電源控製器選擇。
如德國電氣工程師協會 (VDE) 0884-10和國際電工委員會 (IEC) 60747-17等標準為增強型隔離設備認證提供了最低要求。UCC12050滿足增強型隔離的所有要求,最小隔離保護為7 kVPK(1秒,經生產測試)和5 kVRMS(1分鍾)。
總而言之,功能和基礎隔離將一個電壓軌與另一個電壓軌電氣隔離,而雙隔離和增強型隔離為相同的設計目標提供可互換的解決方案 - 從插頭上拔下接地管腳。
增強型隔離通過將兩個絕緣設備減少到1個來提供比雙隔離更好的優勢。與其他隔離式偏置電源解決方案相比,它是您的係統中節省時間、精力、空間和成本的理想選擇。
其他資源:
● 閱讀此白皮書,“通過隔離柵的電源:隔離DC/DC偏置電源的概況。”
● 下載UCC12050數據表。
● 閱讀應用指南,“適用於空間受限應用的增強型隔離模擬輸入鏈。”
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