編者按：日前，德州儀器（TI）推出了新一代的一款具有集成電源的新型單芯片增強(qiáng)型隔離器ISOW7841，其效率比現(xiàn)有集成器件高出80%。憑借更高效的功率傳輸、更低的輻射發(fā)射和更高的抗擾度，這款新型增強(qiáng)型隔離器能夠讓工業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行。那么這些是如何做到的呢？德州儀器（TI）隔離器全球市場(chǎng)經(jīng)理Gina Hann女士向筆者做了詳細(xì)的簡(jiǎn)述。

作為數(shù)字隔離器的重要供應(yīng)商，德州儀器從1997年開(kāi)始進(jìn)入這一領(lǐng)域，2001年開(kāi)始發(fā)布第一代產(chǎn)品，到2008年發(fā)布了第二代產(chǎn)品，最新一代是在2014年左右，稱(chēng)之為第三代隔離器?？梢钥闯?，每隔六七年德州儀器都會(huì)推一款創(chuàng)新型的隔離器產(chǎn)品。最新推出的ISOW7841是一款具有集成電源的新型單芯片增強(qiáng)型隔離器，兼具更低輻射和更高轉(zhuǎn)換效率。

隔離技術(shù)的重要意義

在開(kāi)始介紹新款隔離器ISOW7841之前，Gina Hann女士首先分享了隔離技術(shù)對(duì)于電子設(shè)備的重要意義。

早期的隔離技術(shù)，有光耦隔離技術(shù)，有使用變壓器來(lái)完成AC到AC的隔離，比如變電站上大型的變壓器，也有像手機(jī)上用的小的直流變壓器，這些是作為電源隔離。而數(shù)字隔離器既可以用來(lái)做電源隔離，也可以用來(lái)做信號(hào)隔離。

Gina Hann表示，隔離器是一種屏障和保護(hù)，阻隔系統(tǒng)的DC和不需要的AC通過(guò)隔離帶。隨著設(shè)備與設(shè)備之間的接口越來(lái)越頻繁，可以看到越來(lái)越多的傳感器被集成在各種工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中，因而保護(hù)傳感器，以及保護(hù)從傳感器上獲取信息的處理單元，就變得越來(lái)越重要。隔離帶對(duì)保護(hù)信號(hào)的完整性至關(guān)重要，同時(shí)，強(qiáng)化隔離有助于保護(hù)操作人員和低壓電路免受高壓影響。

Gina Hann女士以工廠自動(dòng)化為例講述了隔離技術(shù)的關(guān)鍵作用。

在一個(gè)非常大的工廠，前端做信號(hào)采集，從傳感器把信號(hào)采集進(jìn)來(lái)進(jìn)行后臺(tái)處理，要連接好幾條生產(chǎn)線，設(shè)備到設(shè)備之間的長(zhǎng)距離傳輸，再到后臺(tái)信號(hào)的處理，整個(gè)系統(tǒng)非常復(fù)雜。有一些應(yīng)用，可能要做到從高壓側(cè)進(jìn)來(lái)，像220伏甚至380伏這樣一個(gè)高電壓，最終到MCU處理器上只有3.3伏，這個(gè)信號(hào)怎么來(lái)處理？從強(qiáng)電到弱電，其中涉及對(duì)人身的保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、信號(hào)傳輸?shù)恼_性，確保整個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)正常的運(yùn)行，所以在工廠自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人這類(lèi)的應(yīng)用當(dāng)中，需要用到隔離器對(duì)電源和信號(hào)進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)還有非常多的應(yīng)用場(chǎng)景，如智能電網(wǎng)，也是從原端發(fā)電輸電幾十萬(wàn)伏的高電壓，再進(jìn)行高壓的傳輸，再到變電站，再慢慢的一級(jí)級(jí)變下來(lái)，再進(jìn)入居民小區(qū)，整個(gè)電網(wǎng)的應(yīng)用也是高壓的，這對(duì)人身安全提出了非常高的要求，有一些可能不適合人去進(jìn)行操作。這么復(fù)雜的系統(tǒng)是如何去保證其穩(wěn)定的運(yùn)行呢？ISOW7841給出了一個(gè)更高傳輸效率、更低輻射、高集成度的解決方案，給日益復(fù)雜的嚴(yán)苛的工業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用提供了一個(gè)非常好的方案。

ISOW7841的三大特點(diǎn)

針對(duì)這款得意之作，Gina Hann女士非常詳細(xì)地介紹了這款數(shù)字隔離產(chǎn)品的特點(diǎn)。

首先，高效率是第一個(gè)特點(diǎn)，相對(duì)業(yè)界同等解決方案，ISOW7841的效率要高出80%。更低功耗將設(shè)備工作溫度降低到40攝氏度，與其它集成解決方案相比，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的功率傳輸、更高的通道數(shù)量和更長(zhǎng)的系統(tǒng)壽命。

第二，ISOW7841是集成隔離電源并可以隔離信號(hào)的隔離器，它是一個(gè)高集成度的單芯片增強(qiáng)型隔離器方案。在這個(gè)方案中，集成了變壓器、一級(jí)/二級(jí)DC/DC，增強(qiáng)隔離屏障，這些對(duì)未來(lái)的設(shè)備到設(shè)備的接口、以及人機(jī)接口都至關(guān)重要。通過(guò)將增強(qiáng)型隔離器及DC/DC轉(zhuǎn)換器、變壓器集成在一起，ISOW7841方案就非常簡(jiǎn)單高效，從而使整個(gè)PCB的設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)潔，整個(gè)PCB的尺寸會(huì)非常小，并節(jié)省成本。

第三，ISOW7841的輻射更低，同時(shí)具有更高的抗干擾能力。超過(guò)10-dB的更低輻射發(fā)射通過(guò)最小化系統(tǒng)噪聲提高系統(tǒng)信號(hào)的完整性。提供強(qiáng)大的EMC，以滿足ESD和EFT事件的IEC61000-4-x標(biāo)準(zhǔn)，有助于確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。更高級(jí)別的抗擾度有助于降低噪聲和高壓事件對(duì)工業(yè)設(shè)備的影響。

核心技術(shù)確保ISOW7841成為明星產(chǎn)品 

具備諸多特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)的ISOW7841是如何做到的呢？這得益于TI在長(zhǎng)期實(shí)踐中摸索出的創(chuàng)新技術(shù)，Gina Hann女士耐心地做了全面的技術(shù)講解。

據(jù)Gina Hann女士介紹，ISOW7841采用的是電容隔離技術(shù)。電容隔離技術(shù)可以更好地做到更高的絕緣隔離電壓，傳輸?shù)男室彩强梢宰龅礁摺Ｒ驗(yàn)椴捎秒娙莞綦x技術(shù)，所以可以做到非常低的對(duì)外輻射。同時(shí)，TI還提供產(chǎn)品技術(shù)白皮書(shū)，解密電容隔離器內(nèi)部的架構(gòu)、中間的隔離帶是如何做的，以達(dá)到如此高的隔離電壓的等級(jí)及更高的傳輸效率。

現(xiàn)在確實(shí)有很多不同的技術(shù)能夠做到抗干擾性，TI采用的一種稱(chēng)為開(kāi)關(guān)型的技術(shù)，采樣持續(xù)性的信號(hào)。TI的信號(hào)是持續(xù)的采電平，可以更方便穩(wěn)定的去采，如果電平是高，就一直是高，如果是低的話，就是低。這樣確保采集的信號(hào)是非常準(zhǔn)確的，即使在外部有很強(qiáng)噪聲干擾的情況下，首先要保證采集的信號(hào)是對(duì)的。第二，ISOW7841在做到抗干擾性的同時(shí)，提供更低輻射，是因?yàn)門(mén)I采用了第二個(gè)先進(jìn)的技術(shù)，稱(chēng)為展頻技術(shù)，展頻是頻譜的擴(kuò)散。通?？吹降念l譜是正態(tài)分布的尖峰。而采用展頻的技術(shù)，可以把整個(gè)頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，將其變成一個(gè)平臺(tái)型，整體往下平移，這樣就可以做到10個(gè)DB的優(yōu)勢(shì)，把整個(gè)頻譜的分布往下壓，壓低了10個(gè)DB，這樣采用展頻的技術(shù)可以提供更好的EMI對(duì)外輻射能力。