MPS推出一批先进电气隔离产品应对快速增长的新兴领域需求
| 最近，MPS公司（Monolithic Power Systems）推出来一系列电气隔离产品，包括隔离栅极驱动器、变压器驱动器、隔离电源模块、数字隔离产品和隔离放大器等，以应对快速发展的新兴领域需求，如太阳能和风能发电系统、新能源汽车及充电桩等应用。MPS公司DC-DC 产品线业务拓展经理殷亮先生为我们讲解了这些产品的原理和优势。 我们为什么需要隔离？电气隔离主要应用在高压和恶劣的工业环境中。首先是出于安全考虑，即保护人员和低压侧电路不受高压侧的冲击。其次是防干扰，将原边侧和副边侧分开，把模拟信号地和功率地分开，保证信号的稳定性。最后还要进行电平转换，一次性完成隔离和电平转换两种功能。  殷亮说，需要电气隔离的场景很多，如服务器电源、通信电源、太阳能逆变器、风能传输、不间断电源、可编程逻辑、户外大电流LED照明控制系统、工业伺服电机、变频器驱动、电动汽车逆变器、电动汽车充电器和高压直流变换等等。其中这些领域增长迅速，尤其是在中国市场：5G通信电源，电动汽车相关的牵引逆变、充电桩、车载充电和直流变换。为此，MPS开发了相应的驱动隔离、信号隔离和电源隔离这三大类产品。 殷亮介绍说，隔离技术由来已久。最传统的是光耦隔离，它利用LED将电信号转换为光信号，再通过光敏材料转换成电信号。其缺点是寿命较短（LED发光亮度会逐渐衰减）、电流偏大（LED需要毫安级的驱动电流）、尺寸较大、速率较低（小于10Mbps）、对共模干扰敏感和传输延迟高。  磁隔离技术和电容隔离技术则是基于硅工艺开发，具备产品寿命长、工作电流低、封装尺寸小、传输速率高、抗共模抗干扰能力强和延迟低等优点。由于磁隔离技术的原理是微型变压器，所以会对外部产生EMI干扰，而且其自身的磁抗扰度也比较低。高压电容隔离技术则基于高频载波耦合原理，其EMI特性优良，也不存在磁噪声问题。出于这些考虑，MPS选择了高压电容隔离技术路线。 隔离驱动器 MPS推出的隔离驱动器可驱动各种功率器件，包括硅材料的FET和IGBT，以及SiC和GaN材料的FET。产品型号是MP18831/51/71或者MPQ18831/51/71（车规），其中31系列是双输入半桥型拓扑，51系列是独立的双通路拓扑结构，71系列则针对半桥应用。这些产品能够全部覆盖客户所需的不同拓扑结构。  殷亮说，除了配置灵活，这几款产品还具有其他诸多优点。原副边的耐压等级达到了5kV以上，处于业界领先的水平，能极大地增强系统安全性。共模抗干扰能力是100kV/μs以上。欠压锁定范围是3V-15V，方便客户使用同一产品来适配不同的半导体器件。副边侧的供电电压能够达到30V，比市面上的主流产品高出5V，能够极大地减小副边侧因为开关中点被拉负而导致击穿的风险。非车规产品具有4A的电流能力，车规产品的拉电流能力提升到了8A。传输延迟50ns，能够满足不同开关频率的要求。 该系列产品有3种封装行驶：宽体16pin、窄体16pin和 5mm x 5mm LGA-13pin，方便客户在不同的应用场景里的选型，包括适配于太阳能逆变器、DC/AC 逆变器、离线隔离AC/DC 变换器及半桥应用。三种封装的耐压等级分别是5 kV 、3kV和2.5kV。 信号隔离：数字隔离器 数字隔离器的原理是：原边侧的数字信号经过滤波后被耦合进高频载波信号，通过高压电容的隔离介质，传递到副边侧再解调为逻辑信号。MPQ276xx系列是2-6通道的数字隔离器，可兼容3.3V或者5V两种不同的逻辑电平信号，数据传输率高达150Mbps，能够适配各种不同的总线要求和IO信号传输需求。  依靠先进的硅晶圆制程，MPQ276xx实现了低功耗。MPQ276xx共模抗干扰能力达100kV/μs以上，隔离耐压达5kVrms（也可选耐压2.5kVrms的小封装）。通道方向可选原边到副边或副边到原边。 电源隔离：隔离电源模块 上述多通道信号隔离器需要两套供电系统，原边和副边各一，因此要搭配一个隔离电源模块。MPS开发了隔离电源模块MIDxxW0505系列，其中x代表不同的功率等级，0505代表示5V转5V。 该电模块的输入电压范围是4.5V到5.5V，带有闭环控制，具备优良负载调整率和强磁场抗干扰能力。输出功率有0.6W和1W可选， 客户可根据后级的负载需求来选择。 宽体封装下抗扰能力达到5kVrms，窄体封装的隔离等级为3kVrms。  基于上述的信号隔离器和隔离电源模块，MPS推出了一个二合一产品，将数字隔离器和隔离电源模块集成到一个封装内，减小了占板面积并可简化用户设计，这就是MP(Q)278xx系列。同样，该产品的数据传输速率和共模抗干扰能力也达到了业界领先水平。 MPS的隔离电源不止这些，还包括中大功率电源 IC。关于这一部分，详情请参见“MPS布局隔离电源板块 推出一系列中大功率应用产品”。 附 - 相关产品链接： 1. www.monolithicpower.cn: https://www.monolithicpower.cn/? ... ntent=press_release 2. MPQ27800: https://www.monolithicpower.cn/c ... ntent=press_release 3. MP18831: https://www.monolithicpower.cn/c ... ntent=press_release 4. MPF32010 : https://www.monolithicpower.cn/c ... tm_source=publisher 5. MID1W0505: https://www.monolithicpower.cn/c ... ntent=press_release 6. MID1W0505A-3: https://www.monolithicpower.cn/c ... tm_source=publisher
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