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(cong)TI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。
gongnenggeli,gumingsiyi,jintigonggongneng。tayiyigedianshijiangyigexinhaohuodianyuancongyigedianshidexitongchuandidaolingyigedianyabutongdexitong。tabingbunengfangzhichudian。
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、驅qu動dong器qi,場chang效xiao應ying晶jing體ti管guan和he磁ci性xing元yuan件jian集ji成cheng到dao單dan個ge封feng裝zhuang中zhong。您nin隻zhi需xu將jiang設she備bei放fang置zhi在zai帶dai有you一yi些xie旁pang路lu電dian容rong器qi的de電dian路lu板ban上shang,並bing按an照zhao正zheng確que的de電dian路lu板ban布bu局ju說shuo明ming進jin行xing操cao作zuo,即ji可ke設she計ji出chu一yi個ge增zeng強qiang型xing隔ge離li解jie決jue方fang案an,從cong而er可ke以yi在zai超chao小xiao的de占zhan用yong空kong間jian內nei偏pian置zhi電dian源yuan應ying用yong。所suo有you的de工gong程cheng工gong作zuo已yi經jing完wan成cheng: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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