TI集成型電源和數(shù)據(jù)隔離方案實現(xiàn)80%效率提升

德州儀器（TI）近日推出一款具有集成電源的新型單芯片增強(qiáng)型隔離器ISOW7841，支持3V至5.5V的輸入電壓范圍，同時提供業(yè)界最佳的0.65W輸出功率。其最大性能優(yōu)勢在于效率比現(xiàn)有集成器件高出80%。

如何在更小的封裝內(nèi)提供更高性能呢？TI隔離器全球市場經(jīng)理Gina Hann給出了答案。

圖 TI隔離器全球市場經(jīng)理Gina Hann

據(jù)介紹，得益于ISOW7841的超低功耗，器件結(jié)溫降低到40℃。因此，與其它集成解決方案相比，ISOW7841可實現(xiàn)更高的功率輸送、更大的通道數(shù)和更長的系統(tǒng)壽命。Gina Hann告訴21ic記者，DC/DC本身設(shè)計的優(yōu)秀性使其實現(xiàn)更高的效率，沒有把多余的損耗轉(zhuǎn)換成熱量。同時，整個芯片的設(shè)計也經(jīng)過優(yōu)化，進(jìn)一步降低了產(chǎn)品的結(jié)溫。

圖 ISOW7841與其它集成解決方案相比結(jié)溫顯著降低

ISOW7841屬于TI的第三代單芯片增強(qiáng)型隔離方案，具有三個正向/一個反向通道配置，是ISOW78xx系列首款器件。其1kVrms的工作電壓有助于提高系統(tǒng)的可靠性和壽命。數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100 Mbps。

通過降低系統(tǒng)噪聲并提供強(qiáng)大的電磁兼容性，ISOW7841可提高系統(tǒng)信號的完整性，以符合國際電工委員會（IEC）61000-4-x靜電放電和電氣快速瞬態(tài)事件標(biāo)準(zhǔn)要求，其輻射發(fā)射水平低于10dB。 

據(jù)Gina Hann介紹，這10dB對系統(tǒng)設(shè)計意味著可以輕松通過相應(yīng)的測試，滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求，從而提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和冗余度。從下圖測試中可以看到，綠色是測試信號對外輻射的頻譜，上面的藍(lán)色階梯形狀是對應(yīng)的IEC EMC測試標(biāo)準(zhǔn)。在大部分的頻段上，ISOW7841都有很大的余量，即使中間的兩個尖峰，ISOW7841也有3至5dB的余量。

圖 ISOW7841滿足IEC EMC測試標(biāo)準(zhǔn)

在哪些應(yīng)用中ISOW7841能充分發(fā)揮其優(yōu)勢呢？Gina Hann表示，工業(yè)現(xiàn)場往往都需要用到隔離技術(shù)。工廠前端傳感器做信號采集，連接若干生產(chǎn)線，設(shè)備到設(shè)備之間進(jìn)行長距離傳輸，最后到后臺信號的處理，整個系統(tǒng)非常復(fù)雜。一些從220V甚至380V進(jìn)入的高電壓，最終到為MCU供電的3.3V，從強(qiáng)電到弱電，其中涉及對人身的保護(hù)，以及整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和信號傳輸?shù)恼_性。要確保整個復(fù)雜的系統(tǒng)正常運行，這些都需要通過隔離器對電源和信號進(jìn)行保護(hù)。

除此之外，電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、電機(jī)控制、隔離電源以及測試和測量設(shè)備中也經(jīng)常要用到隔離器。

以智能電網(wǎng)為例，從原端發(fā)電輸電幾十萬伏的高電壓，再進(jìn)行高壓的傳輸，到變電站，逐步降壓，最終進(jìn)入千家萬戶。由于整個電網(wǎng)是高壓的，對人身安全提出了非常高的要求，很多情況都不適合人去進(jìn)行操作，隔離方案的性能非常關(guān)鍵。

相較于分立式解決方案，ISOW7841將數(shù)據(jù)隔離和電源隔離合二為一，有效的減少物料清單和電路板空間，并有助于簡化和加快系統(tǒng)認(rèn)證。據(jù)Gina Hann介紹，目前，TI現(xiàn)有客戶有一些多通道系統(tǒng)或是空間受限的應(yīng)用場景，他們都非常迫切需要ISOW7841這樣的集成解決方案。

圖 ISOW7841可取代數(shù)據(jù)隔離和電源隔離電路

此外，有些應(yīng)用場景周圍環(huán)境就比較復(fù)雜，例如需要配合變頻器、馬達(dá)電機(jī)等大功率設(shè)備，其噪聲干擾非常強(qiáng)，對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求非常高。ISOW7841憑借輻射水平低、抗干擾的特點，也能確保這類系統(tǒng)實現(xiàn)可靠運行。Gina Hann透露，TI今年還將陸續(xù)推出ISOW78xx系列的其他型號，為客戶提供多種的選擇，為更多的系統(tǒng)帶來可靠高效的解決方案。