發布日期：2022-10-09 點擊率：109
有效隔離是一種在允許信息和電力傳輸發生的同時，最大限度地減少兩個電路之間流動的直流和不受控制的瞬態電流的方法。實現隔離的集成電路 (IC) 稱為隔離器。
一些應用程序出于功能目的使用隔離；也就是說，讓系統正常工作。功能隔離的兩個示例是防止物理上分開放置在工廠車間的兩個 24V 系統之間的接地電位差 (GPD)，以及汽車中 12V 和 48V 域之間的通信。避免電子產品發生觸電情形的主要設計塬則，就是在危險的帶電電路與任何可能會被電子裝置使用者所接觸到的導體之間，必須要具有對等的兩組獨立絕緣系統。其中一組絕緣系統可以是安全接地的包覆與單層的內部絕緣，或者是設置兩組絕緣系統以提供備援性的保護。隨著電氣系統的復雜度增加，在兩個絕緣層之間進行直流電隔離通訊，但又不能失去訊號完整度的需求也日益提高，因而產生裝置必須具有等效電氣強度與可靠度的兩組備援絕緣系統的要求。
許多其他應用使用隔離技術來幫助在連接到潛在危險電壓的第一電路和在適當定義和實施隔離級別時人類操作員可以訪問的次級低壓電路之間建立絕緣鏈路。此類系統的示例包括醫療設備、測試和測量設備、電動工具、電源、電動汽車充電器和工業電機驅動系統。
在工業交流電機驅動器的簡化框圖中如圖 1 所示，輸入電網電源、整流 DC+ 和 DC- 母線、絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 端子和交流驅動器的三相輸出都帶有高壓。控制電機驅動的模塊由低壓電路組成，并且可能具有可供人類操作員使用的接口和連接器。在這種情況下，隔離的 IGBT 柵極驅動器和隔離的電壓和電流檢測電路充當絕緣屏障，有助于防止高壓出現在操作員可能接觸到的連接器和接口上。這是對隔離器正常功能的補充：為 IGBT 提供控制電壓，為控制模塊提供電壓和電流反饋，用于與電氣安全無關的操作目的。
圖 1：工業交流電機驅動器的簡化框圖
根據涉及人身安全風險的應用，最終產品安全標準（例如 IEC 61800-5-1 [i]和 IEC 61010-1 [ii]）要求至少有兩個基本絕緣等級或在高壓和裸露部分之間使用兩個基本隔離器（也稱為雙重絕緣），這樣即使一個隔離器未能按設計絕緣，另一個也可以提供同等級別的安全保護。另一種選擇是使用采用加強絕緣的單一隔離方法，它提供與兩個串聯基本絕緣系統類似的保護。與基本隔離相比，加強絕緣必須滿足更嚴格的要求，因為加強絕緣系統的損壞可能會導致潛在的風險。
用于增強電氣安全性的隔離器需要承受不同大小和持續時間的電壓應力，具體取決于特定應用。首先，當然是隔離器絕緣層上的持續電壓，在正常運行期間和最終產品應用的預期壽命期間持續存在。這稱為工作電壓。其次是由輸入電壓供電系統中的負載變化或短路引起的暫時過電壓（持續 5 s 到 60 s） 其他高壓條件包括浪涌或脈沖電壓，它們表示通常由直接或間接干擾源（如閃電）引起的過電壓罷工、故障等。這些應力代表現實生活中的干擾場景，其中隔離組件的絕緣特性不得損壞，因為這種故障可能會危及設備的電氣安全。除了耐受此類電壓條件外，隔離器封裝還必須在高壓和低壓引腳之間留有一定的最小間距，沿隔離器的最短距離（爬電距離）測量，以最大限度地減少封裝退化，包括由于引入濕氣和短路而導致的短路。 / 或其他環境污染物，并通過空氣間距（間隙）將電弧風險降至最低。
對這些外部影響應力的幅度和持續時間的要求由相應的終端設備標準規定，并與電源或其他高壓源相稱。例如，IEC 61800-5-1 確立了工業交流電機驅動器的電氣安全要求。
TI 發布的ISO5851和ISO5451增強型隔離式柵極驅動器。這些器件可根據 IEC 61800-5-1 設計增強型和基本隔離。
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