实现更高的性能和更强的隔离

实现更高的性能和更强的隔离

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在大多数汽车制造厂中,我们都能够看到利用自动机器人技术进行负重托举和部件组装的身影。

 

这种情况下,精度成为了一个十分关键的因素,因为电机、机器人手臂、开关和高压设备都必须像交响乐一样保持协调一致。然而,要在电气嘈杂的环境中保持系统的零错误却不那么简单。目前,德州仪器(TI)已经找到了针对工业噪声的新方法,通过隔离、修饰和过滤,确保电机控制的精确度。

凭借强化的隔离技术,TI能够帮助设计人员打造高精度的系统,正如全新TI Design参考设计——具有电流、电压和温度保护的增强隔离三相逆变器(TIDA-00366)中所展示的一般。

“新推出的TI Design是立即启动增强隔离逆变器设计的理想参考。其额定功率最高可达10kw,同时能够提供多种多样的保护特性,”负责调整该参考设计的工程师Matthias Taenze说道。“我们所关注的重点是器件的紧凑度且高效性。”

三相逆变器参考设计结合了TI最近的几款增强隔离器件,包括业内最高性能的增强隔离放大器AMC1301以及近期推出的增强隔离栅极驱动器UCC21520

无论是消费类电子还是太阳能逆变器,隔离都是许多产品必需的技术。TI的产品市场经理Nagarajan Sridhar表示,诸如AMC1301UCC21520等器件凝聚着TI在电源管理和高精度信号链领域的专业知识,同时还包含了TI在增强隔离研发方面的丰富经验。

“这些产品奠定了TI在整个市场中的领先地位,”他补充道。

深厚的专业知识基础

TI全球的模拟团队一直致力于为设计人员提供业界领先的隔离芯片,因为他们所设计的应用往往需要通过增强隔离技术提供额外的保护格栅(也被称为双隔离)。

针对全新放大器最为常见的三类应用包括工业电机驱动、太阳逆变器和不间断电源 (UPS)。

为了应对高压峰值和高能峰顶等,设计人员必须满足严格的行业隔离标准,而TI所提供的增强隔离器件已经超过了行业标准。此外,TI的器件可以提供一个能够改善功率器件整体功率效率、简化电源设计并减少热漂移问题的低功率架构。

“例如,有的客户必须满足针对电机驱动的系统标准,但是针对隔离组件的标准却往往会更高,”TI的员工Navin Kommarjau说道,“几年前,TI的工艺和设计团队开发出了基于电容的隔离,它比光学隔离更加可靠。此外,通过为现有的隔离标准提供额外提升空间,TI的制造和工艺团队又将这一技术的发展向前推进了一步。”

提升系统性能的关键

除了更高的可靠性,TI的隔离技术还能提供更长的产品使用寿命。

“在超过1000V工作电压的情况下,高性能放大器能够运行至少四十年,非常稳定耐用,”市场经理Robert Schreiber说。“质量和可靠性对于这款器件至关重要,而TI所能提供的可靠性是目前业界最好的。”

设计人员对于TI全新的增强隔离放大器充满期待。目前TI已经为60多位客户提供了超过1,700片样片。

“严格质量管控下的半导体工艺、封装、信号链和高压技术组合使TI的这款产品脱颖而出。在我们正式发布这款产品前,很多客户在试用过程中就已经有所体验,”Navin说道。

目前,设计人员正在将这款放大器应用于高精度电梯电机控制系统,这也是另外一个对可靠性有严格要求的领域,因为制造商希望他们的装置能够无故障运行多年。

“在高层建筑中,TI的器件可以实现快速电梯的迅速启停。为了满足这一需求,它们需要十分精确的测量温度和电压,”Robert说,“支持这一切的是幕后的电机驱动。TI的产品可以用于测量电机驱动系统中的电流,而这个系统需要非常精准的控制。”

这款参考设计还特有全新的UCC21520,业界速度最快的5.7kVRMS隔离双通道栅极驱动器,主要针对系统保护和可靠性都十分关键的高压应用。

UCC21520能够提供普遍的兼容性,这使得设计人员可以将隔离和电源管理功能集成到数个应用之中,同时又有助于保护系统和人员不受潜在有害高压浪涌的损伤,”Nagarajan说。

这款电源管理芯片提供5.7kVRMS的增强隔离,以及高达12.8kV抗干扰性测试的浪涌和100V/ns以上的共模瞬态抑制。通过提供19ns的快速传播延迟,这款器件可实现高功率密度和效率。而这些优势所带来的是更小的解决方案尺寸和可靠运行。

原文链接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/thinkinnovate/archive/2016/07/26/symphonic-precision-achieving-high-performance-and-reinforced-isolation

  • 过去我们大家都会感觉只有工业应用中才需要隔离,事实上随着科技的发展,楼宇、消费电子、电机驱动与控制、智能电网和医疗设备等都离不开隔离技术。    德州仪器推出这款业内最快的5.7k VRMS隔离式双通道栅极驱动器UCC21520,因其高度的灵活性和通用兼容性使其能够广泛地用于低端、高端、高端/低端或半桥电源管理设计。UCC21520的集成元件、先进防护功能和优化的开关性能,能帮助设计师为企业、电信、汽车和工业应用创建更小、更可靠的设计。  UCC21520为对系统防护和可靠性有高要求的高压应用而开发,可提供5.7 k VRMS的增强隔离,其浪涌抗扰度经测试高达12.8 kV,普通模式的瞬态过压抗扰度在100 V/ns以上。它拥有业内最快的19ns传播延迟,以及业内最紧密的低于5ns的通道至通道延迟匹配,UCC21520可提供高功率密度和高效率,使解决方案尺寸更小,在终端设备使用寿命内运行更可靠。  UCC21520最大特点在于其更高的耐压值,符合VDE业界最高指标的要求,此外抗干扰能力也得到了大幅提升,非常适合马达控制等高噪音环境中。UCC21520的兼容性也很强,两组驱动器适合低电流驱动器,也适合高电流驱动器,或者是高低组合,以及支持半桥方案。同时该产品的功率密度很高。产品应用场景适合PFC或者马达控制等,适用领域包括汽车、工业、企业级电源或通信领域,甚至消费市场里的音响系统、家电系统、医疗器材或者其他一些器材的应用,都有可能应用到。    UCC21520栅极驱动器源电流最大为4A,反向电流6A。对于功率管来说,当开启时,需要先将电容充电,所以要很大电流冲过去,让电容在最短的时间内充满。而要关闭的时候,电容需要放电,这时需要更大的电流把电荷从功率管中摄取回来,所以无论是源电流还是反向电流都需要更快,更快也就意味着损耗更小,从而提高功率密度与减少体积。UCC21520待机电流小于1mA,也保证了系统的低功耗。  UCC21520的开关时间为上升6ns,下降7ns。单看这两个数字没有太大的意义,需要同时看电容的负载。TI的电容是1.8nF,其他家只有几百pF,大电容让整个开关过程的功率损耗降到最低,而与此同时,TI的特殊工艺也保证了开关速度。  谈到该产品的隔离指标,达到了业界顶级的12.8kV瞬间要求,抗噪声能力( CMTI )里也可以达到100V/ns。电源外围在应用中会有很多干扰,假如有一个干扰刚好在输入输出端两个隔离层之间发生,抗干扰能力差就会影响到信号的传输。    凭借上述所有高级特性,UCC21520能够满足各类电源应用中对于高效率、高电源密度和稳健性的需求。

  • 一直以为电路里需要隔离,还有一些非隔离的电路。但是无论如何,从安全角度考虑,高达无法想象的浪涌,干扰,都需要隔离的增强,安全系数越高,电机,电路的故障越少,使用时限也就越长,TI全新的隔离放大器确实值得期待,就比如最近电视里电梯事故不断,电机控制系统异常,都需要一个高可靠性技术的支持,要做到使用寿命内的无故障长期的运行。