通過(guò)集成數據和電源隔離為工業(yè)系統設計降溫

隨著(zhù)夏日臨近，氣溫不斷上升，相信你也會(huì )跟我一樣認為過(guò)熱并不是一件好事。無(wú)論是人還是設備，任何東西變得過(guò)熱都不是大家所希望的。

隨著(zhù)工業(yè)應用需求的不斷擴增，比如工廠(chǎng)自動(dòng)化和電網(wǎng)基礎設施，為了滿(mǎn)足這些需求，系統必須要具備更多樣化的功能。與此同時(shí)，也對電源管理系統提出了更高的要求，不僅要確保各種電路的最佳性能，同時(shí)還要避免設備溫度升高。

之前發(fā)布的一篇博客文章介紹了利用隔離器來(lái)保護系統的低壓側不受高壓側的影響。數據隔離器可以輕松實(shí)現信號隔離。但僅隔離數據是不夠的，電源也需要隔離。在某些情況下，有兩個(gè)隔離電源可用于直接為隔離器的初級側和次級側。但還有一些情況下，可能沒(méi)有次級電源。此時(shí)，需要從初級電源產(chǎn)生隔離的次級電源。

圖1顯示了使用分立器件構建隔離電源的解決方案。從初級電源工作的變壓器驅動(dòng)產(chǎn)生推挽信號來(lái)驅動(dòng)隔離變壓器的初級繞組。變壓器根據匝數比產(chǎn)生所需的次級電壓。變壓器后面的整流二極管幫助進(jìn)行整流，后面的穩壓器有助于平滑紋波。如果整流器的輸出對于系統性能來(lái)說(shuō)足夠好，甚至可以去掉穩壓器。

該解決方案通過(guò)外部變壓器提供了非常好的電源傳輸效率，但是使用多個(gè)器件增加了系統成本和電路板空間。如果系統使用多個(gè)隔離器，則需要復制分立電路以匹配隔離器的數量，但這增加了系統成本和電路板空間。

提供隔離信號和電源的單芯片解決方案可以解決這些問(wèn)題。圖2顯示了TI的ISOW7841，它可以提供隔離的數據和電源。該器件不需要外部組件來(lái)構建隔離電源。集成DC/DC轉換器提供高達650mW的隔離輸出功率，并且因集成從而降低了電路板空間和解決方案成本。

圖 2：用于使用ISOW7841的模數轉換器感測應用的隔離電源和串行外設接口

一個(gè)可能會(huì )引起關(guān)注的問(wèn)題是，這種整合是否可能導致器件和系統溫度升高，從而導致系統故障。與其他集成解決方案相比，具有集成電源的ISOW7841增強隔離器的效率提高了80%，如圖3所示。高效率的電力傳輸有助于在保持低溫的同時(shí)為輸出提供更多的功率，為驅動(dòng)其他器件提供額外的功率。更高的效率還有助于使多個(gè)通道在一起且不會(huì )過(guò)熱。

圖 3：ISOW7841與競品解決方案的效率比較