在討論了使用隔離器來(lái)防止高壓。在這篇文章中，我將討論隔離器的一個(gè)關(guān)鍵性能參數：共模瞬態(tài)抗擾度或 CMTI。
CMTI 描述了隔離器能夠容忍其兩個(gè)接地之間的高轉換率電壓瞬變，而不會(huì )破壞通過(guò)它的信號。一般來(lái)說(shuō)，較高的 CMTI 表示對噪聲的魯棒性，并且在任何隔離應用中都是一個(gè)優(yōu)勢。但是，在某些特殊應用中，高 CMTI 隔離器可以使最終產(chǎn)品實(shí)現顯著(zhù)差異化。
太陽(yáng)能、風(fēng)能和電網(wǎng)存儲應用使用逆變器將產(chǎn)生或存儲的直流電轉換為交流電，然后再饋入電網(wǎng)。逆變器包括絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 或其他由微控制器控制的功率半導體器件。隔離式柵極驅動(dòng)器或數字隔離器與非隔離式柵極驅動(dòng)器相結合，將來(lái)自微控制器的信號轉換為柵極控制，再傳輸到功率器件。這為功率器件提供了正確的電壓和電流驅動(dòng)，并將微控制器與逆變器的高壓部件隔離開(kāi)來(lái)。
這些應用中使用的隔離器面臨高接地瞬變，因為兩個(gè)接地之一連接到快速開(kāi)關(guān)逆變器輸出。 對于大功率逆變器設計，逆變器輸出可以在幾十納秒內切換到 1500V。CMTI 在這里是一個(gè)關(guān)鍵參數，因為這些接地瞬變在隔離器中引起的任何位錯誤都可能導致危險的短路。
太陽(yáng)能、風(fēng)能和固定存儲中的逆變器開(kāi)始使用更高的直流總線(xiàn)電壓、更短的開(kāi)關(guān)時(shí)間和更高的開(kāi)關(guān)頻率。這些因素中的每一個(gè)都增加了對隔離器的 CMTI 要求。
使用更高的直流母線(xiàn)電壓會(huì )增加輸出功率，同時(shí)保持電流水平和銅成本相同，從而降低單位發(fā)電成本。由于總功率輸出增加（更高的 V），效率也有所提高，但傳導損耗保持不變（相同的 I）。鑒于開(kāi)關(guān)轉換時(shí)間縮短，逆變器效率提高。更高的開(kāi)關(guān)電源模塊頻率導致電感器和變壓器等磁性元件成本更低、體積更小?？煽康幕谔蓟?(SiC) 的功率晶體管的可用性，與傳統的 IGBT 相比，它可以更快地切換并承受更高的電壓，這也有助于逆變器能夠更快、更高效地切換。
因此，高 CMTI 隔離器的可用性和使用可以為大功率太陽(yáng)能、風(fēng)能和固定存儲應用帶來(lái)若干好處。
TI 最近發(fā)布了ISO5851和ISO5451隔離式柵極驅動(dòng)器，提供 100kV/μs 的最低 CMTI。
ISO5851-Q1 是一款用于 IGBT 和 MOSFET 的 5.7 kV-RMS 增強型隔離柵極驅動(dòng)器，具有 2.5A 的拉電流能力和 5A 的灌電流能力。輸入端由 3V 至 5.5V 的單電源供電運行。輸出端允許的電源范圍為 15V 至 30V 。兩個(gè)互補 CMOS 輸入控制柵極驅動(dòng)器的輸出狀態(tài)。 76ns 的短暫傳播時(shí)間保證了對于輸出級的精確控制。
內置的去飽和(DESAT)故障檢測功能可識別 IGBT 何時(shí)處于過(guò)載狀態(tài)。當檢測到 DESAT 時(shí)，柵極驅動(dòng)器輸出會(huì )被拉低為 V EE2 電勢，從而將 IGBT 立即關(guān)斷。
當發(fā)生去飽和故障時(shí)，器件會(huì )通過(guò)隔離隔柵發(fā)送故障信號，以將輸入端的 FLT 輸出拉為低電平并阻斷隔離器的輸入。 FLT 的輸出狀態(tài)將被鎖存，可通過(guò) RST 輸入上的低電平有效脈沖復位。
TI 還提供ISO78xx系列數字隔離器，最小 CMTI 為 70kV/μs。這些隔離器可實(shí)現成本更低、效率更高的大功率逆變器設計。
ISO7831是一款高性能三通道數字隔離器，隔離電壓高達8000V-PK。該器件已通過(guò)符合VDE、CSA和CQC標準的增強型隔離認證。 在隔離CMOS或者LVCMOS數字I/O時(shí)，該隔離器可提供高電磁抗擾度和低輻射，且具有低功耗特性。 每個(gè)隔離通道的邏輯輸入和輸出緩沖器均由二氧化硅(SiO-2)絕緣隔柵分離開(kāi)來(lái)。 該器件配有使能引腳，可用于將多個(gè)主驅動(dòng)應用中的相應輸出置于高阻態(tài)，也可用于降低功耗。
ISO7831具有兩個(gè)正向通道和一個(gè)反向通道。 如果出現輸入功率或信號丟失，ISO7831器件默認輸出“高”電平，ISO7831F器件默認輸出“低”電平。與隔離式電源一起使用時(shí)，此器件可防止數據總線(xiàn)或者其他電路上的噪聲電流進(jìn)入本地接地，以及干擾或損壞敏感電路。 憑借創(chuàng )新的芯片設計和布線(xiàn)技術(shù)，ISO7831的電磁兼容性得到了顯著(zhù)增強，從而可確保提供系統級ESD、EFT和浪涌保護并符合輻射標準。ISO7831采用16引腳小外形尺寸集成電路(SOIC)寬體(DW)封裝。