ADI院士談isoPower隔離電源的優(yōu)勢　

作者 胡夢(mèng)蝶  王金旺  毛爍

　　ADI公司的iCoupler和isoPower廣泛用于工業(yè)、汽車(chē)和醫療等領(lǐng)域，迄今已交付超過(guò)25億個(gè)隔離通道。這兩項技術(shù)/產(chǎn)品為何如此成功?研發(fā)方面遇到了哪些挑戰?近日，《電子產(chǎn)品世界》記者采訪(fǎng)了一直致力于領(lǐng)導開(kāi)展這兩項核心產(chǎn)品研發(fā)工作的首席技術(shù)官陳寶興院士。

　　據悉，iCoupler是磁隔離技術(shù)，基于iCoupler磁隔離技術(shù)的數字隔離器是 “磁耦”，為信號隔離領(lǐng)域帶來(lái)了重大進(jìn)步，代替了速度慢、功耗高且隨時(shí)間推移性能下降的光耦。在iCoupler上市數年后，isoPower問(wèn)世，特點(diǎn)是芯片級的DC/DC功率轉換器，可以整合到ADI的信號隔離產(chǎn)品中，用來(lái)驅動(dòng)iCoupler磁耦數據通道的副邊，以及為片外負載供電。

小型化、低輻射

　　問(wèn)：isoPower和iCoupler用在哪些場(chǎng)合?

　　答：isoPower廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化、能源傳輸和轉換、新能源、汽車(chē)等領(lǐng)域。采用isoPower和iCoupler相結合的隔離電源芯片，在提供隔離電源的同時(shí)實(shí)現了信號通訊隔離，不同的隔離數字通道配置可以實(shí)現SPI、UART、I2C等通訊接口的隔離。為客戶(hù)產(chǎn)品的小型化，縮短設計周期，減少采購成本等方面提供價(jià)值。

　　例如，在工業(yè)PLC(可編程控制器)中需要設計多通道溫度測量系統并實(shí)現通道之間的隔離，傳統的隔離電源設計會(huì )使用占用較大空間的變壓器，而通道間的隔離使得傳統方案占用空間的缺點(diǎn)愈加突出。若采用isoPower技術(shù)，僅用一顆集成了數字隔離通道的isoPower芯片就可以完全實(shí)現前端ADC供電隔離和SPI通訊隔離，這大大節省了PCB(印制板)面積，減少了物料數量。圖1是16通道路路隔離的溫度測量單元，可見(jiàn)采用了ADI技術(shù)之后，每一路只有兩顆芯片和少量被動(dòng)元件。

　　問(wèn)：二者在安全性方面有怎樣的技術(shù)考量和表現?

　　答：iCoupler和isoPower已用于高安全性的工業(yè)、汽車(chē)和醫療應用，交付超過(guò)25億個(gè)隔離通道。這些片內變壓器的隔離依賴(lài)于堆疊初級繞組和次級繞組之間的厚(大于20μm)聚酰亞胺層。晶圓級工藝聚酰亞胺層提供超高均勻性以及出色的介電強度和ESD(靜電釋放)性能。isoPower產(chǎn)品可提供增強的隔離性能，其抗浪涌能力大于10 kV，并具備5 kVrms 1min UL額定值。

　　問(wèn)：相比競品，isoPower的優(yōu)勢體現在哪里?

　　答：小型化和低輻射是isoPower的兩大突出優(yōu)勢。我們已經(jīng)推出了業(yè)界最小的低輻射隔離電源芯片ADuM5028。此外，芯片級隔離電源比模塊化隔離電源帶來(lái)了更高的可靠性和一致性。

研發(fā)的關(guān)鍵是EMI和轉換效率

　　問(wèn)：isoPower技術(shù)在研發(fā)過(guò)程中遇到過(guò)怎樣的阻礙或瓶頸，未來(lái)的發(fā)展方向如何?

　　答：isoPower提供頗具吸引力的集成優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，上市時(shí)間快，無(wú)需分立式開(kāi)關(guān)、二極管或隔離變壓器。但是，片內變壓器具有低電感和高電阻，因此需要在超高頻下切換。通常，在大約200 MHz的頻率下切換會(huì )帶來(lái)重大的EMI和效率挑戰。我們的研發(fā)團隊需要深入了解EMI測量、EMI模擬方法，并構思出創(chuàng )新設計，將EMI減少20 dB以上，且不會(huì )影響效率。最新的低EMI isoPower產(chǎn)品為客戶(hù)顯著(zhù)簡(jiǎn)化了PCB板設計。

　　但是，隨著(zhù)越來(lái)越多的客戶(hù)要求更加緊湊的隔離集成，對于熱力受限的設計而言，效率變得更加重要。我們正在努力改進(jìn)變壓器，希望提高電感、降低電阻，從而實(shí)現在較低頻率下切換變壓器。這將進(jìn)一步降低EMI并提高效率。

　　問(wèn)：采用isoPower技術(shù)后，可否省去額外的EMI抑制電路?

　　答：為了滿(mǎn)足EN55022 Class B的輻射要求，新的isoPower芯片只需要在副邊選用兩顆低成本鐵氧體磁珠來(lái)阻斷副邊電源上的高頻共模電流，不再需要縫合電容或安規跨接電容。

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第9期第83頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。