隔離可以定義為斷路以及從初級側(cè)和次級側(cè)接地。在需確保系統(tǒng)運行穩(wěn)健可靠的工廠自動化、樓宇自動化、個人電子產(chǎn)品、汽車、智能電網(wǎng)、醫(yī)療設(shè)備等場合都需要隔離。在談及隔離技術(shù)的重要性時，德州儀器(TI)電源開關(guān)、接口和照明部門副總裁兼總經(jīng)理Troy Coleman先生解釋說:“隔離之所以重要，是因為高壓環(huán)境很關(guān)鍵。高壓環(huán)境之所以很關(guān)鍵，是因為我們想要更加經(jīng)濟高效地輸電。而高壓輸電就是最好的方法。所以我們的電網(wǎng)是高壓電網(wǎng)。只要存在高電壓，只要人們的生活離不開高電壓，半導(dǎo)體隔離技術(shù)就會越來越重要。”

近日，TI召開新品發(fā)布會正式推出包括TPSI2140-Q1和TPSI3050-Q1固態(tài)繼電器，AMC23C12隔離式比較器，UCC12050和UCC14240-Q1隔離式直流/直流電源在內(nèi)的新隔離產(chǎn)品系列。

TI一直深耕隔離領(lǐng)域的創(chuàng)新。從2006年推出業(yè)內(nèi)首款SiO2電容隔離器ISO721D，到發(fā)布和認(rèn)證多千伏級產(chǎn)品，進行幾百萬小時的可靠性測試和投資開發(fā)300mm制造領(lǐng)域的隔離技術(shù)、高壓系統(tǒng)的隔離技術(shù)，再到增加數(shù)字隔離器、隔離式ADC、隔離式放大器等產(chǎn)品線，TI不斷以更創(chuàng)新、更經(jīng)濟的方式應(yīng)對隔離挑戰(zhàn)。TI預(yù)測，隔離是從現(xiàn)在起的10年內(nèi)整個行業(yè)將出現(xiàn)的五大趨勢之一，五大趨勢包括隔離、低EMI、功率密度、低靜態(tài)電流、低噪聲和高精度。

Troy Coleman進一步介紹說：“TI的競爭優(yōu)勢，一是制造流程和技術(shù)優(yōu)勢，包括降低成本和增強對供應(yīng)鏈的控制。我們投資實現(xiàn)了內(nèi)部制造，這是因為我們認(rèn)為上述優(yōu)勢具有重要戰(zhàn)略意義。二是我們具有品類豐富的產(chǎn)品系列，這讓我們能夠接觸更多客戶，因為客戶在設(shè)計系統(tǒng)時，很可能會訪問 TI.com，這樣我們就有機會向設(shè)計應(yīng)用的每個客戶銷售更多芯片。”

符合汽車級標(biāo)準(zhǔn)的隔離驅(qū)動器和開關(guān)——TPSI3050-Q1和TPSI2140-Q1

機電繼電器(EMR)具有容易磨損、具有溫度依賴性、體積大且價格不菲等缺點，所以TI開發(fā)出固態(tài)繼電器取代機電繼電器，這也是其助力推動電源發(fā)展趨勢和安全可靠地生產(chǎn)更多電動汽車的技術(shù)之一。此次推出的面向汽車應(yīng)用的TPSI3050-Q1和TPSI2140-Q1就是完全集成電源和信號隔離功能的固態(tài)繼電器。利用TI的獨特方法，可以使器件在一個芯片上穿過單一隔離柵傳輸功率和信號，在幾微秒內(nèi)通過單個隔離柵連接或斷開負(fù)載（同類解決方案和分立式實現(xiàn)則需要數(shù)毫秒），有助于在工業(yè)和汽車系統(tǒng)中實現(xiàn)多千伏級隔離。

如果電源設(shè)計師想要在電動汽車(EV)電池管理系統(tǒng)等隔離高壓環(huán)境中實現(xiàn)更高的可靠性，那么通常需要增加組件，但這樣會導(dǎo)致車輛的尺寸、重量和成本增加。新器件不僅將電源和信號傳輸集成到了單一芯片，還提供額外的功能和靈活性，使設(shè)計人員能從設(shè)計中至少省去三個元件。與現(xiàn)今市場中的機電繼電器和固態(tài)光繼電器解決方案相比，該解決方案的尺寸至多可減少90%，成本最多可減少50%。這也能夠進一步降低整個系統(tǒng)的成本，因而非常受上游廠家的歡迎。

與長期使用易出故障的機電繼電器解決方案相比，具有集成式10V柵極電源的汽車類增強型隔離式開關(guān)驅(qū)動器TPSI3050-Q1的工作壽命可增加10倍，提供的增強型隔離高達5 kV RMS。而1400V、50mA隔離式開關(guān)TPSI2140-Q1可以提供高達3.75kV的基礎(chǔ)型隔離，有助于更快地檢測高壓電池管理系統(tǒng)的故障并提升安全性，與光繼電器相比具有更高的可靠性。目前，預(yù)量產(chǎn)的TPSI3050-Q1和TPSI2140-Q1已在TI.com/SSR上發(fā)售，且僅面向電動汽車領(lǐng)域，此后將提供適用于工業(yè)特定系統(tǒng)的其他解決方案。

業(yè)內(nèi)首款增強型隔離式比較器AMC23C12

對于大功率工業(yè)系統(tǒng)，例如電機驅(qū)動器和光伏逆變器，以及電動汽車充電器、牽引逆變器、車載充電器和直流/直流轉(zhuǎn)換器等汽車系統(tǒng)，故障檢測機制必不可少。故障檢測通過電流、電壓和溫度測量來診斷系統(tǒng)內(nèi)的任何交流電力線波動、機械或電氣過載。在提高系統(tǒng)彈性和采用開關(guān)更快的晶體管（例如SiC和GaN）的要求下，人們對準(zhǔn)確快速的故障檢測的需求也越來越迫切。為解決此問題，TI推出增強型隔離式比較器AMC23C12。

AMC23C12是業(yè)內(nèi)超小型的解決方案，可實現(xiàn)隔離式雙向過流、過壓和過熱檢測，有助于快速檢測各種故障事件，幫助設(shè)計人員開發(fā)具有更高容錯能力的高壓系統(tǒng)。該器件還結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)比較器功能與穩(wěn)健的電隔離柵，可縮小整個系統(tǒng)尺寸并降低成本。

與分立式方案相比，集成一個寬輸入范圍低壓降穩(wěn)壓器、一個窗口比較器和一個精密電壓基準(zhǔn)的解決方案將使尺寸縮小50%以上，并有效地提供兼具標(biāo)準(zhǔn)比較器和數(shù)字隔離器的解決方案，支持工程師實現(xiàn)更具成本效益且更加小巧的解決方案尺寸。

此外，該器件具有小于400 ns的響應(yīng)速度，能夠提供超快過流和過壓檢測，高效保護電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的SiC和GaN晶體管。并且可以通過單個外部電阻器實現(xiàn)可調(diào)跳變閾值，促進不同設(shè)計重復(fù)使用。即使在最惡劣的情況下誤差精度也可以低于3%，有助于工程師減少設(shè)計裕度，支持更小尺寸的無源器件。目前，AMC23C12也處于預(yù)量產(chǎn)階段，并在TI.com上開放訂購。

隔離式直流轉(zhuǎn)換器UCC12050和UCC14240-Q1

隨著全世界的汽車和工業(yè)系統(tǒng)變得越來越小，其中的各種組件也必須縮減尺寸和間距，這也造成了更多隔離設(shè)計挑戰(zhàn)。TI于2020年首次開發(fā)出突破性的系統(tǒng)專有的集成變壓器技術(shù)，不僅縮小了隔離式電源傳輸，使其可納入IC尺寸的封裝中，還可以實現(xiàn)高密度隔離式直流/直流電源轉(zhuǎn)換，同時可保持低EMI和高可靠性。

隔離式直流/直流轉(zhuǎn)換器UCC12050是首款使用TI的集成變壓器技術(shù)開發(fā)的器件，適用于工業(yè)運輸、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)療設(shè)備。可幫助工程師提高功率密度，使現(xiàn)有解決方案體積最多減少80%。此外，UCC12050的效率為50%，是TI同尺寸同類器件的兩倍，并且功率密度是同類隔離電源模塊的兩倍。它采用新型架構(gòu)，功率約0.5W，并且可靠性更高、BOM更小，并簡化了電路板布局布線。

而此次全新發(fā)布的1.5W、24V VIN 高效隔離式直流/直流偏置電源模塊UCC14240-Q1，也利用了TI專有集成變壓器技術(shù)。UCC14240-Q1結(jié)合使用3.5pF的初級到次級電容，可降低高速開關(guān)產(chǎn)生的EMI，并輕松實現(xiàn)超過150V/ns的共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)性能，并且采用集成閉環(huán)控制，在-40°C至150°C內(nèi)可實現(xiàn)±1.0%的精度。完全集成了故障監(jiān)控、過流保護、過功率保護和過熱保護。電源設(shè)計工程師可通過多種方式使用 UCC12050 和 UCC14240-Q1，應(yīng)用范圍包括車載充電器、直流/直流轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用，以及電機驅(qū)動器、電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器等工業(yè)應(yīng)用。目前在TI.com上已開放訂購。

無論是電動汽車、個人電子產(chǎn)品，還是太陽能等常見的應(yīng)用系統(tǒng)，TI都在努力開發(fā)適用于其的新隔離產(chǎn)品，希望能以更加可靠、更具成本效益、更小尺寸的解決方案和更加緊湊的功能解決歷史問題，賦能行業(yè)新發(fā)展。