【導讀】電器產品都會用到電源
，常見的電源包括調壓電源

、開關電源、逆變電源


、變頻電源、bujianduandianyuandeng。dabufendianyuandouxuyaoyougeliqijian，yibaozhengshebeiherenshenanquan。yincaiyongdegelijishubutong
，gelixiaoguoyebuyiyang。yinci，xuanzegelichanpinyinggaiyangchangbiduan
，jinkenengjiangxitongxingnengzuodaozuijia。

01 電源為什麼需要隔離

這是一個老生常談的問題，目的是避免電源的高壓電對人體產生危害。新能源汽車就是常見的高壓電源場景，電池電壓是400V或新出現的800V，如此高的電壓會對人體產生危害；充電樁亦是如此，它將交流電轉換為高壓直流電，也需要將高低壓隔離開來
，這就需要用到隔離器件。

又如，光伏或數據中心的服務器電源、工(gong)業(ye)變(bian)頻(pin)伺(si)服(fu)應(ying)用(yong)以(yi)及(ji)一(yi)些(xie)工(gong)業(ye)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)或(huo)儲(chu)能(neng)裝(zhuang)置(zhi)，這(zhe)些(xie)常(chang)見(jian)的(de)高(gao)壓(ya)電(dian)源(yuan)場(chang)景(jing)除(chu)了(le)要(yao)避(bi)免(mian)高(gao)壓(ya)對(dui)人(ren)體(ti)的(de)危(wei)害(hai)，還(hai)要(yao)滿(man)足(zu)相(xiang)應(ying)的(de)安(an)規(gui)要(yao)求(qiu)。

另外
，對於一些不共地的係統，如半橋拓撲的上管驅動也需要隔離
；此外，雖然一些係統本身並不需要隔離，但為了提升性能
，需要將高壓側的高噪聲來源與低壓側隔離開，以減少控製器端的幹擾。

02 隔離的要求和分類

隔離有嚴格的安規認證，常見的是美國的UL認證、德國VDE認證以及電工協會的IEC認證等。安規認證包括兩類，一類是係統級
，如IEC60065、IEC60950等；另一類是器件級，如UL1577以及IEC60747標準。IEC標biao準zhun從cong安an全quan角jiao度du定ding義yi了le三san個ge等deng級ji能neng量liang源yuan，都dou是shi以yi電dian壓ya電dian流liu大da小xiao作zuo為wei分fen級ji依yi據ju，實shi施shi相xiang應ying的de保bao護hu措cuo施shi。值zhi得de一yi提ti的de是shi，納na芯xin微wei的de所suo有you隔ge離li產chan品pin都dou通tong過guo了leUL
、CUL以及VDE
、CQC安規認證。

電源係統中應用非常廣泛的是隔離芯片
，例如，在車載充電機OBC/DC-DC係統中，高壓電池充電輸入側是220V到380V，輸出側為400V或800V；低壓電池充電是12V到48V
，其中包括PFC和LLC兩級拓撲。整個係統拓撲比較複雜，往往會采用兩顆MCU做主控


，兩個MCU之間的通信便需要進行隔離。此外
，這些拓撲中的功率管
，不管是Si MOSFET還是第三代半導體器件
，都需要相應的驅動
，也需要進行隔離。

另外，根據係統的控製精度要求，電壓采樣、電流采樣以及係統的對外通信也需要隔離。

03 常見的幾種隔離技術及要求

目前
，行業采用的隔離技術有三種：傳統光耦、磁耦和容耦技術。傳統光耦技術應用最廣泛、曆(li)史(shi)最(zui)長(chang)。它(ta)以(yi)光(guang)為(wei)介(jie)質(zhi)將(jiang)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)耦(ou)合(he)到(dao)輸(shu)出(chu)端(duan)，但(dan)是(shi)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)，傳(chuan)輸(shu)速(su)度(du)較(jiao)慢(man)，隨(sui)著(zhe)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)長(chang)會(hui)出(chu)現(xian)光(guang)衰(shuai)，且(qie)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)較(jiao)窄(zhai)。磁(ci)耦(ou)和(he)容(rong)耦(ou)是(shi)目(mu)前(qian)比(bi)較(jiao)主(zhu)流(liu)的(de)隔(ge)離(li)技(ji)術(shu)。磁(ci)耦(ou)耐(nai)壓(ya)高(gao)、傳輸速度快、溫度範圍寬，但工藝複雜，有EMI輻射
；容耦耐壓高


，傳輸速度快，傳輸延遲僅為二三十納秒，工作溫度範圍非常寬，工藝並不複雜
，具有很高的可靠性。

納芯微的隔離芯片便是基於容耦技術，采用Adaptive OOK®自適應編碼技術，EMI輻射低，誤碼率低，還能有效提高隔離器件抗共模噪聲（CMTI）的能力。

隔離產品的重要指標包括：隔離耐壓等級、CMTI能力、EMC性能以及傳輸延遲和工作溫度、隔離壽命等。納芯微隔離產品的隔離電壓等級高達10kV，CMTI至少100kV/μs；抗浪湧超過10kV
，雙邊ESD超過15kV。

04 電源係統的趨勢和應用難點

1. 電源係統的趨勢

●  高集成化：電源係統正往更高集成度的趨勢發展
，因此也需要更高集成度的IC，例如將電源和數字隔離器集成在一起，以降低工程師設計隔離電源的複雜程度。

●  高壓化、高頻化：光伏係統已從800V轉到1500V，第三代半導體（氮化镓或碳化矽）的應用也越來越廣泛
，係統開關頻率越來越高，速度越來越快。隔離產品需要有更高的CMTI能力，能承受更高電壓，EMI性能更好。

●  高可靠性：隔離芯片均需要通過嚴格的安規認證。

2. 電源係統的應用難點

電源係統的應用難點在於，第三代功率器件對驅動芯片提出了更高的要求
，如CMTI大於100kV/μsshuiping。youyutanhuaguiqudongdianyagenggao
，yaoqiuqudongqishuchudianyafanweibaifugengkuan。ciwai，chanpinkaiguansulvyaogengkuai

，bingjiangdikaiguansunhao，qudongqijuyoushuchugengdadeSource或Sink電流能力，芯片內部上升或下降時間更短，傳輸延時更小。

碳化矽驅動芯片的新功能是“米勒鉗位”，隨著SiC的開關，橋臂中點有很大dv/dt，下管Cgd電容會產生一個米勒電流

，即使下管處於關斷狀態
，也會通過下管關斷電阻產生一個壓降。考慮到碳化矽器件的導通閾值比較低（2V左右）
，如果壓降較大會造成下管誤導通，係統就會有短路風險。

“米勒鉗位”功能可以應對碳化矽應用中的這個問題。在芯片中增加一個MOSFET可以直接將GND和碳化矽柵極相連
，當下管關斷後，會跳過下管驅動電阻

，直接將柵極短路到GND
，以此消除米勒電流造成的壓差，從而避免米勒效應導致下管誤導通的風險。

 納芯微的隔離類產品

納芯微的隔離產品品類非常齊全，包括數字隔離器、隔離驅動、隔離電壓/電流采樣、隔離CAN收發器。驅動方麵，不管是MOS
、IGBT還是碳化矽，都有相應的隔離產品。采樣方麵，既有模擬輸出隔離運放
，也有數字輸出隔離ADC，滿足不同應用場景對采樣率和采樣精度的要求。接口方麵
，隔離I2C接口
、485或CAN接口產品都很豐富，能夠為客戶的電源設計提供一站式解決方案。

納芯微的產品采用容耦技術，順應了當前集成化、高壓化
、可靠性的電源應用趨勢，滿足第三代功率器件對驅動芯片提出的更高要求。其隔離產品品類非常齊全，包括數字隔離器

、隔離驅動、隔離電壓/電流采樣
、隔離CAN收發器，能夠為工程師提供多樣化的選擇。

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