不可否認，電氣係統變得更小
、更輕

，汽車電氣化就是一個最好的例子。專業服務公司普華永道(PwC)預計，到2024年
，混合動力汽車和全電動汽車將占全球銷量的40％。隨著汽車電氣化程度的提高
，越來越多的電氣組件和係統需要隔離。例如
，配備400 V直流電池組的電動汽車正變得越來越普遍，這帶來明顯的安全隱患。

 

新xin一yi代dai隔ge離li解jie決jue方fang案an麵mian臨lin的de挑tiao戰zhan無wu論lun是shi數shu量liang還hai是shi類lei型xing都dou在zai不bu斷duan增zeng加jia。這zhe些xie係xi統tong
，尤you其qi是shi對dui於yu隔ge離li設she計ji而er言yan
，涉she及ji複fu雜za的de架jia構gou和he流liu程cheng
，會hui限xian製zhi敏min捷jie性xing和he靈ling活huo性xing，同tong時shi也ye給gei變bian革ge帶dai來lai阻zu礙ai。競jing爭zheng與yu全quan球qiu化hua步bu伐fa加jia速su迫po使shi企qi業ye更geng加jia關guan注zhu上shang市shi時shi間jian(TTM)和投資回報(ROI)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)開(kai)發(fa)團(tuan)隊(dui)必(bi)須(xu)在(zai)更(geng)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)完(wan)美(mei)地(di)執(zhi)行(xing)計(ji)劃(hua)。隨(sui)著(zhe)對(dui)設(she)計(ji)和(he)開(kai)發(fa)資(zi)源(yuan)越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)密(mi)地(di)審(shen)查(zha)和(he)更(geng)多(duo)的(de)需(xu)求(qiu)
，所(suo)有(you)關(guan)鍵(jian)設(she)計(ji)領(ling)域(yu)尚(shang)缺(que)乏(fa)大(da)量(liang)的(de)經(jing)驗(yan)。需(xu)要(yao)保(bao)持(chi)最(zui)少(shao)迭(die)代(dai)次(ci)數(shu)才(cai)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)投(tou)資(zi)回(hui)報(bao)目(mu)標(biao)，但(dan)與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，來(lai)自(zi)競(jing)爭(zheng)對(dui)手(shou)的(de)壓(ya)力(li)又(you)會(hui)快(kuai)速(su)無(wu)情(qing)地(di)推(tui)高(gao)性(xing)能(neng)目(mu)標(biao)，這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)使(shi)產(chan)品(pin)與(yu)眾(zhong)不(bu)同(tong)。新(xin)監(jian)管(guan)機(ji)構(gou)和(he)更(geng)嚴(yan)格(ge)的(de)法(fa)規(gui)又(you)需(xu)要(yao)額(e)外(wai)增(zeng)加(jia)一(yi)層(ceng)應(ying)用(yong)測(ce)試(shi)和(he)認(ren)證(zheng)。需(xu)求(qiu)陡(dou)增(zeng)
，風(feng)險(xian)極(ji)高(gao)。

 

雖然隔離是隔離設計的重要組成部分，但它並不是簡單的設計部分。

 

從確定所需的隔離級別到提供隔離電源以輔助隔離數據路徑，再到使解決方案適合可用空間——需要評估許多設計權衡因素。然而
，每個新項目都有自己獨特的設計目標和設計要求。多種因素（包括技術難度
、與先前設計的相似性
、時間安排和資源配置）gongtongjuedingleyouduoshaoshejikeyizhongfuliyonghexuyaoduoshaoquanxinshejixuanxiang。tongguojishaodegenggai
，zhongfuliyongxianqiandeshejihuojiagoufangfatongchangkeyijiangdifengxianbingjiakuaizhixingsudu。danshi
，xingongnenghuoxingnengshuiping 的提高往往決定了需要研究新方法。將稀缺的開發資源用於評估新技術和改良技術，提高設計的技術價值，這一點也很重要。

 

集成隔離式DC-DC轉換器的出現，提供了一個緊湊、易yi用yong的de解jie決jue方fang案an，並bing具ju有you文wen檔dang化hua的de安an全quan認ren證zheng，使shi得de上shang述shu諸zhu多duo考kao慮lv因yin素su更geng容rong易yi得de到dao解jie決jue。假jia設she有you這zhe樣yang一yi個ge場chang景jing
，新xin項xiang目mu已yi獲huo批pi準zhun，需xu要yao升sheng級ji先xian前qian的de設she計ji，以yi達da到dao更geng高gao的de性xing能neng指zhi標biao並bing具ju有you更geng多duo功gong能neng。團tuan隊dui成cheng員yuan立li即ji充chong滿man活huo力li，準zhun備bei投tou入ru工gong作zuo。然ran而er，項xiang目mu技ji術shu負fu責ze人ren不bu得de不bu為wei所suo有you可ke能neng出chu錯cuo的de因yin素su而er擔dan憂you，而er且qie在zai更geng緊jin張zhang的de預yu算suan和he進jin度du限xian製zhi下xia，管guan理li的de複fu雜za性xing日ri益yi增zeng加jia。

 

滿足越來越嚴苛的電磁兼容性(EMC)要求是這些項目管理挑戰之一。越來越多的新興應用和市場需要符合眾多EMC規範，而且標準也隨更嚴格的性能限製而不斷提高。

 

現有的分立式解決方案（如隔離反激式轉換器）具有物料清單(BOM)成本低等優點
，但也存在一些缺點。典型的反激式設計（圖1）包含驅動隔離變壓器的控製器


、次ci級ji整zheng流liu和he濾lv波bo以yi及ji光guang隔ge離li反fan饋kui網wang絡luo。誤wu差cha放fang大da器qi需xu要yao開kai發fa補bu償chang網wang絡luo的de設she計ji工gong程cheng以yi穩wen定ding電dian壓ya回hui路lu
，並bing且qie它ta的de性xing能neng還hai取qu決jue於yu光guang耦ou合he器qi性xing能neng的de一yi致zhi性xing。光guang電dian耦ou合he器qi常chang常chang被bei視shi為wei廉lian價jia隔ge離li器qi而er用yong於yu電dian源yuan

，但dan其qi電dian流liu傳chuan輸shu比bi(CTR)變化限製了電壓反饋性能和有效工作溫度範圍。CTR參數定義為輸出晶體管電流與輸入LED電流之比，並且它是非線性的，具有明顯的個體差異。光耦合器的初始CTR通常具有2比1的不確定性，在高溫環境中使用多年後下降高達50％（例如在高功率、高密度電源中的光耦合器）。對於項目經理而言
，從成本的角度來看，反激式分離器件方法似乎更好，但需要權衡工程量和技術風險。

 

圖1：典型隔離式反激DC/DC轉換器。

 

分(fen)立(li)式(shi)方(fang)法(fa)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)在(zai)於(yu)能(neng)否(fou)滿(man)足(zu)安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)。安(an)全(quan)機(ji)構(gou)對(dui)分(fen)立(li)式(shi)設(she)計(ji)的(de)審(shen)查(zha)越(yue)發(fa)嚴(yan)密(mi)

，因(yin)此(ci)針(zhen)對(dui)分(fen)立(li)式(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)獲(huo)得(de)必(bi)要(yao)的(de)認(ren)證(zheng)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)多(duo)次(ci)設(she)計(ji)迭(die)代(dai)。

 

係統中的隔離也增加了電源設計的複雜性。典型的非隔離設計具有常見的約束條件
，如輸入電壓和輸出電壓範圍、最大負載電流

、噪聲和紋波

、瞬態性能、啟qi動dong特te性xing等deng。就jiu其qi本ben質zhi而er言yan，隔ge離li屏ping障zhang無wu法fa同tong時shi輕qing鬆song監jian控kong輸shu入ru和he輸shu出chu條tiao件jian，這zhe使shi得de性xing能neng指zhi標biao的de實shi現xian更geng加jia困kun難nan。分fen割ge的de接jie地di域yu還hai會hui形xing成cheng偶ou極ji天tian線xian，並bing且qie穿chuan過guo勢shi壘lei的de任ren何he共gong模mo電dian流liu將jiang激ji勵li偶ou極ji子zi並bing產chan生sheng無wu用yong的de輻fu射she能neng量liang。

 

為使分立式電源設計通過EMC認證
，可能需要進行幾次迭代才能正確完成。EMC測試耗時且昂貴，團隊需要在外部EMCheguixingjigouhuafeishuxiaoshijinxingzhunbeibingjiankongceshi。yidanwentifashengshi，youyaohuidaoshiyanshijinxingguzhangpaichuhegenggai。ranhoubixuduishejijinxingquanmiandizhongxinbiaozheng，yiquebaobiaozhunxingnengzhibiaobuhuiyinxiugaiershoudaoyingxiang。jiexialai，zaihuidaoEMC機構進行重新測試。

 

zuihoujieduanshihuodebiyaodeanquanrenzheng。zheshilingyigemanchangerangguideguocheng，youwaibuanquanjigouzhixing。shejituanduibixuzhunbeidaliangwenjian，bingjiaoyoujigouzaixijianzha。renhexinshejidouxuyaojinxingewaideshenzha，yincizhongfuliyongxianqianyijingguorenzhengdedianlufeichanglingrenqidai。ruguojigourendingchanpinbufuheanquanyaoqiu，jiukenengxuyaoxiugaifenlishigelidianyuansheji。yidanjinxinglexiugai
，jiangxuyaozaicizhongxinbiaozhengshejibingtongguoEMC測試。

 

解決這些問題的答案就是完全集成的

、經過安全認證並有EMC性能文檔的元件。一個例子就是采用isoPower®技術的ADuM5020/ADuM5028低輻射隔離式DC-DC轉換器。這些產品可從5 V直流電源提供高達0.5 W的隔離電源，工作溫度範圍為-40℃至125℃。它們已通過UL、CSA和VDE認證
，符合多個係統和元件安全規範。這些產品用於簡單的雙層印刷電路板（pcb，圖2）中，在滿載條件下可滿足CISPR 22/EN 55022 B類輻射要求。

 

圖2：采用ADuM5020，結構緊湊，布局簡潔。

 

小型封裝（16引腳和8引腳寬體SOIC）僅占用很小的pcb麵積，並且無需安全電容即可滿足輻射目標。這使得隔離電源電路比分立式方法更小
、更便宜，例如（分立式方法中的）嵌入式拚接電容需要四層或更多層pcb
，並要求有定製間隔以生成正確的電容。

 

隨sui著zhe汽qi車che和he其qi他ta交jiao通tong工gong具ju的de日ri益yi趨qu向xiang電dian氣qi化hua，對dui隔ge離li的de需xu求qiu也ye在zai增zeng加jia。與yu此ci同tong時shi，激ji烈lie的de競jing爭zheng使shi降jiang低di成cheng本ben和he縮suo短duan上shang市shi時shi間jian顯xian得de尤you為wei必bi要yao。與yu這zhe些xie因yin素su並bing存cun的de是shi更geng為wei嚴yan格ge的de監jian管guan要yao求qiu和he隔ge離li設she計ji的de固gu有you複fu雜za性xing。傳chuan統tong的de隔ge離li方fang法fa無wu法fa成cheng功gong應ying對dui這zhe種zhong市shi場chang需xu求qiu與yu挑tiao戰zhan的de融rong合he。完wan全quan集ji成cheng的de
、經過安全認證並有EMC性能文檔的隔離式DC-DC轉換器
，為係統設計人員提供了更好的解決方案。它們可以顯著降低設計複雜性並確保更好的EMC測試效果和合規性。由於在重新設計
、重新表征和重新測試方麵耗費的時間更少，設計人員可以更加專注於如何減小電路板空間、減少風險、降低成本並縮短產品上市時間。