隔離驅(qū)動(isolated power)是指在輸入端和負(fù)載端之間通過隔離變壓器進行電氣隔離,使輸出端無法直接接觸高壓。因此觸摸負(fù)載就沒有觸電的危險,隔離驅(qū)動的優(yōu)點是安全。
隔離驅(qū)動可以避免信號反饋對控制系統(tǒng)的影響,提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。
開關(guān)電源使用隔離驅(qū)動
在電源與充電樁等高功率應(yīng)用中,通常需要專用驅(qū)動器來驅(qū)動最后一級的功率晶體管。這是因為大多數(shù)微控制器輸出并沒有針對功率晶體管的驅(qū)動進行優(yōu)化,如足夠的驅(qū)動電流和驅(qū)動保護功能等,而且直接用微控制器來驅(qū)動,會導(dǎo)致功耗過大等弊端。
首先,在功率晶體管開關(guān)過程中,柵極電容充放電會在輸出端產(chǎn)生較高的電壓與電流,高電壓與高電流同時存在時,會造成相當(dāng)大的開關(guān)損耗,降低電源效率。
因此,在控制器和晶體管之間引入驅(qū)動器,可以有效放大控制器的驅(qū)動信號,從而更快地對功率管柵極電容進行充放電,來縮短功率管在柵極的上電時間,降低晶體管損耗,提高開關(guān)效率。
其次,更大的電流可以提高開關(guān)頻率,開關(guān)頻率提高以后,可以使用更小的磁性器件,以降低成本,減小產(chǎn)品體積。
給功率管增加驅(qū)動的方式有兩種,一種是非隔離驅(qū)動,一種是隔離驅(qū)動。
傳統(tǒng)電路里面經(jīng)常見到非隔離驅(qū)動,在高壓應(yīng)用中一般采用半橋非隔離驅(qū)動,該驅(qū)動有高低兩個通道,低側(cè)是一個簡單的緩沖器,通常與控制輸入有相同的接地點;高側(cè)則除了緩沖器,還包含高電壓電平轉(zhuǎn)換器。
非隔離驅(qū)動有很多局限性。首先,非隔離驅(qū)動模塊整體都在同一硅片上,因此耐壓無法超出硅工藝極限,大多數(shù)非隔離驅(qū)動器的工作電壓都不超過700伏。
其次,當(dāng)高側(cè)功率管關(guān)閉而低側(cè)功率管打開時,由于寄生電感效應(yīng),兩管之間的電壓可能會出現(xiàn)負(fù)壓,而非隔離驅(qū)動耐負(fù)壓能力較弱,所以如果采用非隔離驅(qū)動,應(yīng)特別注意兩管間電路設(shè)計。
第三,非隔離驅(qū)動中需要用到高電壓電平轉(zhuǎn)換器,高電平轉(zhuǎn)換到低電平時會帶來噪聲,為了濾除這些噪聲,電平轉(zhuǎn)換器中通常加入濾波器,這會增加傳播延遲,而低側(cè)驅(qū)動器就需要額外增加傳輸延遲,以匹配高側(cè)驅(qū)動器,這就既增加了成本,又使得延遲很長。
第四,非隔離驅(qū)動與控制芯片共地,不夠靈活,無法滿足現(xiàn)在許多復(fù)雜的拓?fù)潆娐芬?,例如在三相PFC三電平拓?fù)渲?,要求多個輸出能夠轉(zhuǎn)換至控制公共端電平以上或以下,所以這種場景無法使用非隔離驅(qū)動。
相比非隔離驅(qū)動,隔離驅(qū)動就有很多優(yōu)勢,這里以數(shù)字隔離驅(qū)動來做說明。
在數(shù)字隔離驅(qū)動器內(nèi)部,有兩塊或更多的硅片,硅片之間通過絕緣材料隔離,而控制信號通過電容型或電磁型方式穿過隔離層來傳遞,從而讓輸入與輸出處于不同硅片上,這種隔離方式能繞過硅工藝極限,可以滿足高耐壓需求,隔離驅(qū)動可以承受10kV以上的浪涌電壓。
此外,兩個輸出驅(qū)動之間,也有絕緣材料建構(gòu)的隔離帶,所以與非隔離驅(qū)動要求與控制信號共地不同,隔離輸出接地點選擇更靈活,可以匹配不同電路拓?fù)湫枰?/div>
隔離驅(qū)動與非隔離驅(qū)動的區(qū)別
隔離驅(qū)動與非隔離驅(qū)動的區(qū)別在于是否隔離了電源與信號,隔離驅(qū)動可以實現(xiàn)信號與電源之間的隔離,提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
隔離驅(qū)動和非隔離驅(qū)動都是指計算機硬件中的一種設(shè)備驅(qū)動程序。隔離驅(qū)動的輸入和輸出之間有一個隔離層,這個隔離層可以防止電氣噪聲、電壓干擾等問題,保護計算機主板和其他設(shè)備。
而非隔離驅(qū)動的輸入和輸出是直接連接的,可能存在電氣噪聲和電壓干擾等問題,可能會影響計算機的穩(wěn)定性和安全性。在一些高要求的應(yīng)用場合,如醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化等,隔離驅(qū)動通常會被優(yōu)先考慮使用。
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