1.前言

隔離式電源：它的功能無處不在，包括工人保護(hù)、增強(qiáng)的抗噪性以及處理子系統(tǒng)之間的接地電位差。為電機(jī)驅(qū)動(dòng)、太陽能你比那群、直流充電樁、工業(yè)機(jī)器人、UPS、車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器 等應(yīng)用設(shè)計(jì)其功能。在一些實(shí)驗(yàn)室或高要求場(chǎng)合，為了實(shí)驗(yàn)人員的安全，一般將實(shí)驗(yàn)的輸入電源采用1：1的工頻變壓器與市電進(jìn)行隔離，這樣一來，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)人員無論碰到線路的哪一根線都不會(huì)有觸電的危險(xiǎn)，因?yàn)?a href="/tags/隔離電源" target="_blank">隔離電源與大地是沒有連接的。

在工業(yè)控制設(shè)備中，有時(shí)候要求兩個(gè)系統(tǒng)之間的電源地線隔離，如隔離地線噪聲、隔離高共模電壓等，采用帶變壓器的直流變換器，將兩個(gè)電源之間隔開，使他們相互獨(dú)立，從而實(shí)現(xiàn)以上目的！每個(gè)模塊單獨(dú)供電，防止一個(gè)模塊因受高壓放電或其他原因?qū)е聯(lián)p壞后殃及其他模塊。這樣做的目的可以保證每個(gè)模塊獨(dú)立工作，不受干擾。

諸如上述系統(tǒng)的系統(tǒng)需要將電流和電壓信息從一個(gè)電源域穿過絕緣屏障傳遞到另一個(gè)電源域以進(jìn)行監(jiān)視和控制。我們如何通過絕緣屏障傳遞模擬信息？答案在于隔離放大器和隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 。絕緣 A/D 轉(zhuǎn)換器也稱為隔離 delta-sigma 調(diào)制器。

設(shè)計(jì)此類系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)是如何處理隔離式放大器或 ADC 的電源。傳統(tǒng)方法總共需要兩個(gè)電源，一個(gè)在高側(cè)，一個(gè)在低側(cè)（分別為圖 1 左側(cè)的 VDD1 和 VDD2）。低壓側(cè)通常由與數(shù)字控制器相同的電源供電，但沒有多少系統(tǒng)在高壓側(cè)具有即用型電源。這意味著我們需要在高側(cè)設(shè)計(jì)分立式隔離電源（這會(huì)增加解決方案尺寸、物料清單數(shù)量和解決方案成本），從而使設(shè)計(jì)和印刷電路板 (PCB) 布局復(fù)雜化。

為應(yīng)對(duì)這一設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，TI 開發(fā)了一系列隔離式放大器和 ADC，可在單個(gè)低側(cè)電源上運(yùn)行。圖 1顯示了需要兩個(gè)電源的標(biāo)準(zhǔn)隔離式轉(zhuǎn)換器（左側(cè)）與使用單個(gè)電源運(yùn)行的AMC3301 系列（右側(cè)）之間的區(qū)別。

圖1 ：傳統(tǒng)隔離放大器和使用單個(gè)電源的隔離放大器

這些新器件包括一個(gè)完全集成的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器級(jí)，可在內(nèi)部產(chǎn)生高側(cè)功率。這種 DC/DC 轉(zhuǎn)換器架構(gòu)允許高側(cè)低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 輸出引腳（通常稱為 HLDOOUT）向輔助電路（例如有源濾波器、前置放大器和比較器）提供高達(dá) 1mA 的直流電流。 .

2.使用單一電源簡化設(shè)計(jì)的機(jī)制

使用單一電源的好處包括：

· 減小了解決方案尺寸、物料清單( BOM ) 和系統(tǒng)成本

內(nèi)置 DC/DC 轉(zhuǎn)換器消除了對(duì)專用隔離電源或?qū)⒆儔浩黩?qū)動(dòng)器和 LDO 與專用變壓器相結(jié)合的分立電源的需要。內(nèi)置 DC/DC 轉(zhuǎn)換器允許我們為空間受限的應(yīng)用創(chuàng)建緊湊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它還減少了 BOM 的數(shù)量并降低了系統(tǒng)成本。

· 簡化設(shè)計(jì)和布局的可能性

無需擔(dān)心獲得高側(cè)電源有助于基于分流器的精密電流/電壓感測(cè)的設(shè)計(jì)，使我們能夠： 增加。

· 模塊化 PCB 設(shè)計(jì)提高了可重用性，因?yàn)椴恍枰须娫?

· 可實(shí)現(xiàn)兩層板設(shè)計(jì)，減少電源等布線。

· 在沒有公共中性點(diǎn)的多相系統(tǒng)中測(cè)量相間電壓時(shí)，消除了設(shè)計(jì)復(fù)雜性并消除了以前需要的分立式隔離電源。

3.分流器放置位置

傳統(tǒng)架構(gòu)中，高邊電源限制了分流器的位置，這也會(huì)受到寄生元件的影響。例如，如果我們使用柵極驅(qū)動(dòng)器電源作為高端電源，我們可能無法始終將分流器放置在開關(guān)引腳附近。如果沒有放置在這樣的最佳位置，寄生電感可能會(huì)與分流器串聯(lián)添加。在這種情況下，當(dāng)切換電源級(jí)時(shí)，放大器的輸入端會(huì)出現(xiàn)同相干擾，這會(huì)降低測(cè)量精度。另一方面，使用AMC3301 系列時(shí)，內(nèi)置電源可防止 寄生電感影響測(cè)量精度。

圖 3 總結(jié)了 TI 的隔離放大器和 ADC 產(chǎn)品組合。左側(cè)是需要兩個(gè)電源的常規(guī)設(shè)備，右側(cè)是使用單個(gè)電源運(yùn)行的設(shè)備。

圖2 ：TI的絕緣放大器和絕緣調(diào)制器 ( ADC ) 產(chǎn)品組合