数字电源中的隔离—原因及方式

作者:段峻 (Jason Duan) Analog Devices, Inc.

简介

随着互联网和通信基础设施的蓬勃发展,数字控制技术在电信、网络和计算机的电源系统中越来越受欢迎,因为这类技术具备灵活性、器件数量减少、先进的控制算法、系统通信、对外部噪声和参数变化不太敏感等极具吸引力的优势。数字电源广泛用于高端服务器、存储、电信砖式模块等经常会有隔离需求的应用。

隔离在数字电源中的挑战是在紧凑的面积下如何快速准确地传输数字信号或模拟信号通过隔离边界。1 然而,传统光耦的解决方案有带宽比较低,电流传输比(CTR)会随温度和时间发生大幅变化等问题。而变压器的解决方案有体积庞大、磁饱和等问题。这些问题限制了光耦合器或变压器在某些高可靠性应用、紧凑型应用以及长寿命应用中的使用。本文讨论利用ADI公司iCoupler®产品的数字隔离技术,来解决在数字电源设计中遇到的这些问题。

需要隔离的原因

在设计电源时,遵守安全标准对于保护操作人员及其他人员免受电击和有害能量的侵害至关重要。隔离是满足安全标准要求的重要方法。许多全球机构(比如欧洲的VDE和IEC以及美国的UL)规定了不同输入和输出电压(稳态和瞬态)水平的隔离要求。例如,在UL60950中介绍了五类绝缘:

* 功能绝缘:仅在设备正常运行时需要的绝缘。
* 基本绝缘:提供基本电击防护的绝缘。
* 补充绝缘:基本绝缘外的独立绝缘,用于在基本绝缘发生故障的情况下降低电击风险。
* 双重绝缘:包括基本绝缘和补充绝缘的一种绝缘。
* 加强绝缘:一种单一绝缘系统,提供一定程度的电击防护,在本标准规定的条件下相当于双重绝缘。

详文请阅:数字电源中的隔离—原因及方式

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