不难发现，在每个高电压技术案例的背后，都有创新的隔离技术在默默地提供支撑。
隔离作为一项重要的基础技术，应用于电动汽车 (EV)、个人电子产品和自动化工厂设备等各个领域，但却鲜为人知。这是刻意为之的。
TI 汽车电源设计团队主管 Pradeep Shenoy 表示：“我们并不想让人们知道隔离技术的存在，因为如果新闻报道中一出现隔离技术，就表示出现了问题。”
对于使用交流 (AC) 电源和直流 (DC) 电源的设备来说，保持电路隔离是一个重要的设计元素。对于依赖于高电压的电路来说尤其如此。如果隔离实现不当，就会造成、电气损坏、短路、火灾或电击。
Pradeep 表示：“如何实现隔离非常重要，因为它会影响系统的其他器件，影响电磁干扰、效率和空间。这些噪声干扰会中断数据传输或中断电机，这也是使用隔离技术的主要原因。”
应对不断变化的隔离挑战
随着人们所接触的高电压应用种类越来越多（例如使用 400 伏或 800 伏电池包的电动汽车），隔离正成为一个更常见的挑战。管理这些电池并与车辆其他部分通信的系统需要多个隔离元件，这样会导致车辆的尺寸、重量和成本增加。随着个人电子产品变得更加复杂和小型化，电磁干扰（开关电流和电压的不良副产物）的风险也随之上升。
为了帮助工程师减少设计中的元件、缩减解决方案的尺寸和成本，TI 的新型固态继电器将电力和信号传输集成在一个芯片上，具有足够的容量来支持下一代电动汽车、电网基础设施、工业机器人等的电力需求。通过高度集成，此类芯片仅占用传统隔离元件所需空间的十分之一。
TI 工业电源设计服务团队主管 Robert Taylor 表示：“如果不进行集成，就需要通过外部变压器来实现隔离，这些器件会增加设计的尺寸和复杂性。当一切都自成一体时，便提升了可靠性。”
一些传统的隔离设计使用物理继电器，其活动部件使其在极热、极冷或振动等不利条件下很容易出现故障。具有集成式电源和信号隔离的固态继电器不含会随时间推移而磨损的活动部件，因此其预期寿命是继电器的 10 倍。
TI 也是为数不多的将磁隔离技术集成到固态器件的制造商之一，也是仅有的在磁隔离和电容隔离方面持续投资的公司。得益于 TI 在电容和磁隔离、封装开发和工艺技术方面的进步，工业和汽车系统（例如电动汽车、电网基础设施、工厂自动化和电机驱动器）中的电力和高速信号可以跨隔离栅安全可靠地传输。
TI 的企业研发团队 - 基尔比实验室的电源管理总监 Jeff Morroni 表示：“高电压对于经济、高效地传输电力十分重要，而隔离技术对于确保任何高电压应用的安全性至关重要。例如，在 电动汽车的电池管理和其他系统中，我们需要确保高电压不会传输到机箱，从而防止电击。随着隔离需求的不断变化，我们持续探寻创新方法，来确保人们和其使用的高电压系统的安全。”
隔离技术的实践
为了更好地理解隔离技术的重要性，不妨考虑一下它在当今某些关键市场中所扮演的角色。
电动汽车：电动汽车采用高电压电池（通常为 400 伏或 800 伏）来提供推进力，并将传统的低电压电池用于车内便利功能和信息娱乐系统。隔离起着保护器和性能助推器的双重作用。
Pradeep 表示：“在汽车熄火时，电动汽车中采用的隔离技术有助于保护驾驶员，该技术也在延长电动汽车电池使用寿命方面发挥了重要作用。隔离技术使得监控、监测和保护电池电芯的系统能够安全、准确地与在不同电压下工作的中央微控制器进行通信。”
工业自动化：隔离技术的改进能够针对可能损坏设备或伤害人身安全的高电压浪涌提供保护。它还可以保护自动化器件（如传感器、电机、机器人和其他设备）不受信号干扰，从而能够可靠地运行。Robert 表示：“隔离技术能够确保电源、通信和控制正常运行，而这些功能可使整个工厂车间实现智能自动化，并提高效率、生产力和安全性。但最重要的功能是确保安全以及为终端用户提供保护。”
太阳能和智能电网：任何发电和输电的应用都需要采用隔离技术，这包括将太阳能转化为电网电能的家用太阳能电池板。Robert 表示：“来自太阳能电池板的高电压需要进行隔离，然后转换为交流电流，在电压通过电网时需要降压。我们每次降低电压（从高压降到传输至室外变压器的中压）时，都需要不同的隔离层，这样才能安全降压。”
医疗设备：降低成本始终是医疗保健领域的要务。固态隔离器件的尺寸和复杂性的降低，使得设计人员可以在不影响安全性或功能的情况下开发规模更小的电路。现代固态隔离器件的可靠性更高，能够满足医疗保健领域对正常运行时间长和低故障率的要求。
Jeff 表示：“20 年来，TI 一直在为高电压系统开发集成电路隔离技术。我们在持续寻找更好的隔离新方法，使工程师能够降低电源系统的复杂性，并确保系统的安全性。”
文章来源于:德州仪器 原文链接
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