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通过分层隔离器创建高压隔离栅的解决方案

使用时序光耦合器创建双绝缘栅是有问题的，因为数据完整性差，并且没有紧凑的廉价方法来为势垒之间的接口供电。随着i耦合器等高性能数字隔离器的出现，以及iso功率器件中的集成电源，通过分层隔离器创建高压隔离栅现在是一种可行的解决方案。

最近，新的电池和发电行业的快速扩张产生了对具有高工作电压并需要加强绝缘的接口的需求。例如，太阳能逆变器应用可能具有以下要求：

工作电压 800 V直流

污染等级为2

过电压类别 III

根据IEC 62109-1，对于加强绝缘，这将需要：

抗压脉冲 6000 V峰

工作电压 800 V直流

8 mm 的加固间隙

16 mm 的增强爬电距离

当前封装无法实现此爬电距离。但是，如果屏障可以分解为基本屏障和补充屏障，则每个屏障的要求是：

冲击耐受电压 6000 V峰

工作电压 800 V直流

基本/补充间隙为 5.5 mm

基本/补充爬电距离为 8 mm

基本/补充绝缘爬电距离、间隙和脉冲电压可以通过采用SOIC16W封装的耦合器器件来满足。

下面的框图显示了如何级联isoPower器件和标准高压i耦合器器件以提供所需的隔离。必须注意确定数据通道的整体性能。传播延迟、脉冲宽度失真和通道匹配值将在两个组件之间相加。最大数据速率将受到两个设备中较慢的速度的限制。.iso电源设备提供运行中间接口的电源。在数据速率高达1 Mbps时，整个屏障在5 V时需要约20 mA的功率。在更高的数据速率下，将需要额外的功率。

pYYBAGPF-ReAdZW1AACv1EMrCMY053.png?h=270&hash=4E6533BDA6E09440DDF0C3BED1AD8A61195EF5C7&la=en&imgver=1

如果必须跨两个屏障传输功率才能为隔离负载供电，则可以如下所示级联两个iso电源器件。

poYBAGPF-RmAe1giAACFiOaGVEI799.png?h=270&hash=8397E2E28DD4E9EDEB82888055C5EA83EABC22D3&la=en&imgver=1

这种配置很紧凑，但总功率效率会很低。下图显示了负载下功率部分的效率。如果以高于 1 Mbps 的速率传输数据，则数据传输将使用部分可用功率，并且必须详细计算每个阶段消耗的功率。如上所示，该应用从初级侧输入吸收约40 mA电流，以创建整个接口。

pYYBAGPF-RuAOrSLAAA9vY-2IQU455.png?h=270&hash=DA93B7A664B1569B4C4C68E3153E1FB318A8480A&la=en&imgver=1

描述该方法是为了解决太阳能逆变器应用中的问题。在不同的标准和应用下，这种方法可以应用于实现不同的目标，这取决于特定系统标准的细节。ISO功率器件、数字隔离器和接口器件有许多组合可用于创建隔离数字、I2C 和 USB 接口，带电源和不带电源到终端负载。

审核编辑：郭婷

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