通过集成数据和电源隔离为工业系统设计降温

来源:德州仪器 作者:Neel Seshan2017年04月19日 11:48
[导读] 之前发布的一篇博客文章介绍了利用隔离器来保护系统的低压侧不受高压侧的影响。数据隔离器可以轻松实现信号隔离。但仅隔离数据是不够的,电源也需要隔离。在某些情况下,有两个隔离电源可用于直接为隔离器的初级侧和次级侧。但还有一些情况下,可能没有次级电源。此时,需要从初级电源产生隔离的次级电源。

随着夏日临近,气温不断上升,相信你也会跟我一样认为过热并不是一件好事。无论是人还是设备,任何东西变得过热都不是大家所希望的。

随着工业应用需求的不断扩增,比如工厂自动化和电网基础设施,为了满足这些需求,系统必须要具备更多样化的功能。与此同时,也对电源管理系统提出了更高的要求,不仅要确保各种电路的最佳性能,同时还要避免设备温度升高。

之前发布的一篇博客文章介绍了利用隔离器来保护系统的低压侧不受高压侧的影响。数据隔离器可以轻松实现信号隔离。但仅隔离数据是不够的,电源也需要隔离。在某些情况下,有两个隔离电源可用于直接为隔离器的初级侧和次级侧。但还有一些情况下,可能没有次级电源。此时,需要从初级电源产生隔离的次级电源。

图1显示了使用分立器件构建隔离电源的解决方案。从初级电源工作的变压器驱动产生推挽信号来驱动隔离变压器的初级绕组。变压器根据匝数比产生所需的次级电压。变压器后面的整流二极管帮助进行整流,后面的稳压器有助于平滑纹波。如果整流器的输出对于系统性能来说足够好,甚至可以去掉稳压器。

图 1:采用分立器件的隔离电源

该解决方案通过外部变压器提供了非常好的电源传输效率,但是使用多个器件增加了系统成本和电路板空间。如果系统使用多个隔离器,则需要复制分立电路以匹配隔离器的数量,但这增加了系统成本和电路板空间。

提供隔离信号和电源的单芯片解决方案可以解决这些问题。图2显示了TI的ISOW7841,它可以提供隔离的数据和电源。该器件不需要外部组件来构建隔离电源。集成DC/DC转换器提供高达650mW的隔离输出功率,并且因集成从而降低了电路板空间和解决方案成本。

图 2:用于使用ISOW7841的模数转换器感测应用的隔离电源和串行外设接口

一个可能会引起关注的问题是,这种整合是否可能导致器件和系统温度升高,从而导致系统故障。与其他集成解决方案相比,具有集成电源的ISOW7841增强隔离器的效率提高了80%,如图3所示。高效率的电力传输有助于在保持低温的同时为输出提供更多的功率,为驱动其他器件提供额外的功率。更高的效率还有助于使多个通道在一起且不会过热。

图 3:ISOW7841与竞品解决方案的效率比较

其他信息

· 查看ISOW7841数据表。

· 下载白皮书《全集成信号和电源隔离 - 应用和优点》。

· 观看视频,“增强隔离和电源:集成故事”。

· 查看TI的整个隔离产品组合。

· 在TI E2E™社区隔离论坛搜索解决方案,与TI工程师和TI专家进行交流。

· 使用具有集成功率转换器的数字隔离器优化的二进制模块和8通道隔离高压模拟输入模块参考设计,开始设计您的工业系统。

· 阅读此篇文章,了解如何通过全集成数据和电源隔离实现低辐射发射

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