浅谈变频驱动器中的电压隔离-电子发烧友网

在本应用笔记中，以VFD作为示例系统，该系统必须通过使用绝缘层来满足隔离标准。这些相同的隔离概念中的许多将几乎应用于具有高压控制组件和用户界面的几乎所有系统。基本假设是所有设备的设计均应明确考虑安全性，以保护用户免受电击。大多数标准要求用户通过两级保护或单层绝缘保护（认为是加强的）来保护用户免受电击。在讨论绝缘时应定义一些术语，并在下面提供。

基本绝缘–提供基本保护以防触电的绝缘。

补充或补充绝缘–除基本绝缘外，还应采用独立绝缘，以减少电击危险。

双重绝缘–包括基本绝缘和辅助绝缘的绝缘。

加强绝缘–在标准规定的条件下，单绝缘系统可提供一定程度的防触电保护，相当于双重绝缘。

增强绝缘的定义是许多系统设计人员普遍困惑的原因，因为它需要熟悉安全标准。通过理解仅双重绝缘或加强绝缘足以保护用户免受电击，就不必是这种情况。尽管有许多UL和IEC规范将电击危险电压定义为略有不同的水平，但是一个很好的经验法则是任何超过42.4 Vrms或60 VDC的电压都存在风险。低于此电压的电压在大多数情况下不会造成严重的电击危险，因此被称为超低压电源系统。例如，在美国，从其发明开始，电话系统就被限制在50 VDC，以保护用户免受电击，并一直保持到50 VDC。

VFD将交流电源电压整流为直流电压，并使用该直流电压来驱动电动机。图2和图3使用带有IGBT的标准三相VFD拓扑，该IGBT用于将电压切换到电动机的相。IGBT由系统微控制器（MCU）控制。由电流传感器提供的电流反馈也被馈送到MCU中，并且是电机控制回路的一部分。VFDis通过用户界面控制，该用户界面通常连接到MCU的数字I / O引脚。从DC +到DC-的整流电压范围为200到1000 VDC。尽管按照行业术语将该电压范围内的VFD视为“低电压”，但这些电压水平会带来严重的电击危险，并且需要符合安全标准。这些电压水平通常要求在用户界面和物理外壳中的其他电子设备之间实现双重绝缘或增强绝缘（根据行业标准）。达到此绝缘标准要求的绝缘等级是必需的，因此，在对设备或系统进行认证时，将获得绝缘等级，而不是绝缘等级。

通用的行业标准是UL60950-1版本2。尽管该标准是为信息技术设备设计的，但其严格的要求使其成为许多不同设备和组件设计的基准标准。通用组件级标准包括IEC60747-5-2和UL1577，而超出UL60950-1的通用系统级标准也包括60730-1、62368-2和61010-1。Allegro有几种IC解决方案，可以提供VFD应用所需的隔离。

Allegro隔离解决方案

Allegro电流传感器IC的独特之处在于它们完全集成在一起。电流将在一侧流入和流出传感器IC封装，而信号引线在另一侧。这样可在一次电流（高压）侧和信号线（低压侧）之间提供爬电距离和电气间隙。图1展示了Allegro的SOIC8标准封装IC。Allegro表面贴装电流传感器IC可以用于VFD中的任何常见感应位置，连续电流高达40 A，峰值高达65 A甚至更高，取决于印刷电路板（PCB）的设计。有关直流和瞬态电流的封装热性能的应用笔记可在Allegro网站上找到。