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级联隔离栅以满足高爬电距离要求

2017年04月12日 10:11 次阅读

利用序列光耦合器建立双隔离栅会存在一些问题,因为数据完整性很差,而且没有一种紧凑和廉价的方式为两个隔离栅之间的接口提供电源。

随着高性能数字隔离器的问世,通过分层隔离器建立高压隔离栅现已成为一种可行的解决方案。由于新型电池和发电产业的快速扩张,我们需要具有很高工作电压的接口,还要求提供加强绝缘。例如,太阳能逆变器应用具有以下要求:

Working Voltage 800Vdc
工作电压 800Vdc
PolluTIon Degree 2
污染等级 2
Overvoltage Category III
过压类别 III
Under IEC62109 for reinforced insulaTIon this would require:
根据IEC62109标准的有关加强绝缘的规定,这需要:
Impulse withstand voltage of 6000Vpeak
脉冲耐受电压:6000Vpeak
Working voltage of 800Vdc
工作电压:800Vdc
Reinforced Clearance of 8mm
增强电气间隙:8mm
Reinforced Creepage of 16mm
增强爬电距离:16mm
This creepage is not possible with current packaging. However,if the barrier can be broken into a basic and supplemental barrier,then the requirement for each barrier is:
此爬电距离在当前封装中不可能实现。但是,如果隔离栅可以分成基本隔离栅和补充隔离栅,则对每个隔离栅的要求是:
Impulse withstand voltage of 6000Vpeak
脉冲耐受电压:6000Vpeak
Working voltage of 800Vdc
工作电压:800Vdc
Basic/Supplemental Clearance of 5.5mm
基本/补充电气间隙:5.5mm
Basic/Supplemental Creepage of 8mm
基本/补充爬电距离:8mm

在SOIC16W封装中使用iCoupler数字隔离器,可以达到基本/补充绝缘爬电距离、电气间隙和脉冲电压要求。以下框图显示如何级联isoPower器件和标准高压iCoupler数字隔离器以提供所需的隔离。必须非常小心地确定数据通道的整体性能。

两个组件之间的传播延迟、脉冲宽度失真和通道匹配值将会增加。最大数据速率将受到两个器件中速率较慢器件的限制。isoPower提供运行中间接口的电源。在高达1mB/s的数据速率下,整个隔离栅在5V电压下需要大约20mA功率。在更高数据速率下,还需要更多功率。

 级联隔离栅以满足高爬电距离要求

如果必须跨越两个隔离栅输送电源,以便为隔离负载供电,则必须按以下所示方式级联两个器件。

 级联隔离栅以满足高爬电距离要求

这种配置非常紧凑,但总功效非常低。下图显示了负载的功效。如果数据传输速率高于1Mbps,则数据传输将使用一部分可用功率,每个阶段的功耗必须进行详细计算。如图所示,该应用从原边输入获取大约40mA功率,以创建整个接口。

 级联隔离栅以满足高爬电距离要求

Efficiency for Back to Back ADuM6200
背靠背ADuM6200的效率

这种方法可以解决太阳能逆变器应用中的一大难题。在不同的标准和应用中,可以应用此方法来实现不同目标,这要取决于特定系统标准的具体细节。可以使用isoPower器件、数字隔离器和器件接口的多种组合来创建隔离数字I2C和USB接口,终端负载可能有或没有功耗。

主图: 

 

 级联隔离栅以满足高爬电距离要求

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