編者按：為了減緩地球溫室效應，世界各國以全球協約的方式實施減排溫室氣體行動，中國提出“碳達峰”和“碳中和”目標，開始實施以新基建為核心的經濟轉型升級行動，讓科技創新成為減碳的重要手段。從新興的光伏發電到風能發電、儲能、新能源汽車、充電樁，到傳統的通信基站、服務器等，大力推廣使用節能的大功率電源技術解決方案，而大功率電源技術進一步對于“隔離技術”提出了創新挑戰。日前，MPS公司 DC/DC產品線業務拓展經理殷亮系統地講解了隔離電源技術領域的創新產品和解決方案。

隔離與隔離技術

       大功率電源為什么需要隔離技術呢？MPS公司 DC/DC產品線業務拓展經理殷亮詳細講述了電源隔離技術的工作原理。

       首先，隔離從最最直觀的角度來說是安全，大功率電源往往要采用高電壓和大電流來驅動，為了避免人體接觸電子產品的高電壓和大電流，就需要采取隔離手段來保證安全使用。

       從上圖可以看到原邊側比如是低壓側，副邊側比如是高壓側，原邊側有可能在設計的時候會有一些人機交互的按鈕，或者說外殼會牽涉到人體能夠觸摸到，這時候如果我們在原副邊進行一個完全的電氣隔離，就能夠很好的保護人體和低壓側的電路，防止高壓側的電壓沖擊或任何的ESD串擾干擾到控制側和人體。

      其次，隔離技術還可以實現抗干擾。如果做電氣隔離，原邊側和副邊側的地其實是完全獨立分開的，沒有任何回路，這樣的就能夠把模擬信號地和功率地分開。實際上實現了一些防噪聲的設計。另外在信號連接上能夠更好地保持穩定性，因為相對來說，模擬信號對這種電平信號的敏感度會比高壓側高，盡可能把它們隔開。

      第三，電子系統往往要用到電平轉換，隔離技術中的兩個模擬地是分開的，換成高低（high，low）也就是0，1的這種數字信號以后，它所對應的輸出電平是由它的供電電壓來決定的，就能夠一次性完成隔離和電平轉換的雙重作用。

      在隔離技術發展過程中，MPS公司探索出了五種不同的實現方案，即形成了五種電源隔離類產品。

      一是隔離柵極驅動器。

      它是針對普通硅MOS或者IGBT或碳化硅這類器件的外部驅動，這個驅動器是自帶隔離的，原副邊是兩套系統，兩套供電兩套地，只是純粹地傳遞能量和信號，它中間是有高壓電容進行隔離的。

      二是針對隔離驅動副邊側進行供電的變壓器驅動器。

     它的供電是需要和原邊的輸入電壓進行隔離，我們需要用變壓器造一個輔助的供電系統。

      三是隔離電源模塊。

      當客戶在做板級設計，考慮到尺寸、設計的復雜難度和開發周期，有些客戶會更傾向于采用隔離電源模塊，隔離電源模塊相當于把整個變壓器的設計完全用IC的形式來實現，同時也極大地縮短了設計的周期。

       四是數字隔離驅動器。

      與模擬隔離產品的同點在于，它傳遞的是數字信號，有若干路的原邊到副邊或者副邊到原邊的信號傳輸，原副邊都會有相應的供電。

      五是數字就是隔離放大器。

      這種隔離產品用來檢測電流/電壓進行從模擬信號到數字信號的轉換，但同時它的模擬側和數字側也是兩套不同的供電和接地的系統。

五款先進的隔離電源解決方案

     1、 3kW功率級隔離電源整體方案 

　　針對3KW功率級別，MPS推出了一整套電源轉換方案，其輸入電壓范圍為85V至265Vac，輸出電壓為48V，包括Totem Pole PFC（圖騰柱PFC）和LLC兩級電路。它采用了MPS的隔離型門極驅動MP188xx、PFC/LLC控制器MPF320x0、集成電源型數字隔離器MPQ27800和隔離電流傳感器MCS180x等最新產品。這些器件的協同設計，使得該方案實現了2.14W/cm3的功率密度，整體轉換效率達到96%。

       2、隔離型門極驅動產品MP18831 

    MP18831是一款隔離型半橋門極驅動器，具有高達4A的拉灌峰值電流能力。利用MPS專有的高壓容性隔離技術，可以實現高達5KVRMS的耐受電壓和額定值大于100KV/us的共模瞬態抗擾度（CMTI）。該門極驅動器可以驅動各類型電源開關器件，具有傳播延遲短和脈寬失真小的特性，封裝選擇有SOIC-16 NB/WB、LGA-13等。

      3、集成電源型的四通道數字隔離器——MPQ27800

　　它可以提供高達150Mbps的傳輸速率和5V/200mA的隔離供電，信號傳輸方向可以有多種選擇，完美替換傳統的光耦隔離器并提供更佳的性能。同樣地，它采用高壓電容隔離技術，可以實現5KVRMS的隔離耐壓。

      4、AC/DC功率轉換數字控制器MPF32010

　　圖騰柱拓撲使用有源開關管代替雙升壓拓撲中的二極管整流器。這種配置方式可以增加整體效率。而且MPF32010集成了整個控制回路，并能允許用戶通過友好的圖形用戶界面微調圖騰柱的操作，從而大大簡化了圖騰柱的設計。

      5、獨立的隔離電源模塊MID1W0505，MID6W2424系列

　　MID1W0505A是一款半調制型、隔離式DC/DC變換器，在-40°C至+125°C工作溫度范圍內支持4.5V至5.5V的輸入電壓（VIN）以及高達1W的輸出功率（POUT），且具有極好的負載和線性調整率。MID1W0505A-3支持3kVDC隔離電壓，它在一個芯片中集成了功率MOSFET、變壓器和反饋電路。