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，這款新型增強型隔離器能夠讓工業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)可靠運行。那么這些是如何做到的呢？德州儀器（TI）隔離器全球市場經(jīng)理Gina Hann女士向筆者做了詳細(xì)的簡述。

作為數(shù)字隔離器的重要供應(yīng)商，德州儀器從1997年開始進(jìn)入這一領(lǐng)域，2001年開始發(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，稱之為第三代隔離器。可以看出，每隔六七年德州儀器都會推一款創(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做電源隔離，也可以用來做信號隔離。

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通過隔離帶。隨著設(shè)備與設(shè)備之間的接口越來越頻繁，可以看到越來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，就變得越來越重要。隔離帶對保護(hù)信號的完整性至關(guān)重要，同時，強化隔離有助于保護(hù)操作人員和低壓電路免受高壓影響。

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

在一個非常大的工廠，前端做信號采集，從傳感器把信號采集進(jìn)來進(jìn)行后臺處理，要連接好幾條生產(chǎn)線，設(shè)備到設(shè)備之間的長距離傳輸，再到后臺信號的處理，整個系統(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，像220伏甚至380伏這樣一個高電壓，最終到MCU處理器上只有3.3伏，這個信號怎么來處理？從強電到弱電，其中涉及對人身的保護(hù)，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、信號傳輸?shù)恼_性，確保整個復(fù)雜的系統(tǒng)正常的運行，所以在工廠自動化、工業(yè)機(jī)器人這類的應(yīng)用當(dāng)中，需要用到隔離器對電源和信號進(jìn)行保護(hù)。同時還有非常多的應(yīng)用場景，如智能電網(wǎng)，也是從原端發(fā)電輸電幾十萬伏的高電壓，再進(jìn)行高壓的傳輸，再到變電站，再慢慢的一級級變下來，再進(jìn)入居民小區(qū)，整個電網(wǎng)的應(yīng)用也是高壓的，這對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)定的運行呢？ISOW7841給出了一個更高傳輸效率、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)場景的應(yīng)用提供了一個非常好的方案。

ISOW7841的三大特點

針對這款得意之作，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。

首先，高效率是第一個特點，相對業(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)量和更長的系統(tǒng)壽命。

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

第三，ISOW7841的輻射更低，同時具有更高的抗干擾能力。超過10-dB的更低輻射發(fā)射通過最小化系統(tǒng)噪聲提高系統(tǒng)信號的完整性。提供強大的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)的可靠運行。更高級別的抗擾度有助于降低噪聲和高壓事件對工業(yè)設(shè)備的影響。

核心技術(shù)確保ISOW7841成為明星產(chǎn)品 

具備諸多特點和優(yōu)勢的ISOW7841是如何做到的呢？這得益于TI在長期實踐中摸索出的創(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?。因為采用電容隔離技術(shù)，所以可以做到非常低的對外輻射。同時，TI還提供產(chǎn)品技術(shù)白皮書，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及更高的傳輸效率。

現(xiàn)在確實有很多不同的技術(shù)能夠做到抗干擾性，TI采用的一種稱為開關(guān)型的技術(shù)，采樣持續(xù)性的信號。TI的信號是持續(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是非常準(zhǔn)確的，即使在外部有很強噪聲干擾的情況下，首先要保證采集的信號是對的。第二，ISOW7841在做到抗干擾性的同時，提供更低輻射，是因為TI采用了第二個先進(jìn)的技術(shù)，稱為展頻技術(shù)，展頻是頻譜的擴(kuò)散。通常看到的頻譜是正態(tài)分布的尖峰。而采用展頻的技術(shù)，可以把整個頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，將其變成一個平臺型，整體往下平移，這樣就可以做到10個DB的優(yōu)勢，把整個頻譜的分布往下壓，壓低了10個DB，這樣采用展頻的技術(shù)可以提供更好的EMI對外輻射能力。