通過集成數(shù)據(jù)和電源隔離為工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)降溫

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

隨著工業(yè)應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)增，比如工廠自動(dòng)化和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，為了滿足這些需求，系統(tǒng)必須要具備更多樣化的功能。與此同時(shí)，也對(duì)電源管理系統(tǒng)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(shè)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保護(hù)系統(tǒng)的低壓側(cè)不受高壓側(cè)的影響。數(shù)據(jù)隔離器可以輕松實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離。但僅隔離數(shù)據(jù)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(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)。但還有一些情況下，可能沒有次級(jí)電源。此時(shí)，需要從初級(jí)電源產(chǎn)生隔離的次級(jí)電源。

圖1顯示了使用分立器件構(gòu)建隔離電源的解決方案。從初級(jí)電源工作的變壓器驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生推挽信號(hào)來驅(qū)動(dòng)隔離變壓器的初級(jí)繞組。變壓器根據(jù)匝數(shù)比產(chǎn)生所需的次級(jí)電壓。變壓器后面的整流二極管幫助進(jìn)行整流，后面的穩(wěn)壓器有助于平滑紋波。如果整流器的輸出對(duì)于系統(tǒng)性能來說足夠好，甚至可以去掉穩(wěn)壓器。

該解決方案通過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(tǒng)成本和電路板空間。如果系統(tǒng)使用多個(gè)隔離器，則需要復(fù)制分立電路以匹配隔離器的數(shù)量，但這增加了系統(tǒng)成本和電路板空間。

提供隔離信號(hào)和電源的單芯片解決方案可以解決這些問題。圖2顯示了TI的ISOW7841，它可以提供隔離的數(shù)據(jù)和電源。該器件不需要外部組件來構(gòu)建隔離電源。集成DC/DC轉(zhuǎn)換器提供高達(dá)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(shù)轉(zhuǎn)換器感測(cè)應(yīng)用的隔離電源和串行外設(shè)接口

一個(gè)可能會(huì)引起關(guān)注的問題是，這種整合是否可能導(dǎo)致器件和系統(tǒng)溫度升高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障。與其他集成解決方案相比，具有集成電源的ISOW7841增強(qiáng)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(qū)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)過熱。

圖 3：ISOW7841與競品解決方案的效率比較