[经验]

级联隔离栅以满足太阳能逆变器高爬电距离要求

2018-10-18 09:25:56

1995 逆变器电源隔离器

利用序列光耦合器建立双隔离栅会存在一些问题，因为数据完整性很差，而且没有一种紧凑和廉价的方式为两个隔离栅之间的接口提供电源。

随着高性能数字隔离器的问世，通过分层隔离器建立高压隔离栅现已成为一种可行的解决方案。由于新型电池和发电产业的快速扩张，我们需要具有很高工作电压的接口，还要求提供加强绝缘。例如，太阳能逆变器应用具有以下要求：

Working Voltage 800Vdc
工作电压 800Vdc
Pollution Degree 2
污染等级 2
Overvoltage Category III
过压类别 III
Under IEC62109 for reinforced insulation this would require:
根据IEC62109标准的有关加强绝缘的规定，这需要：
Impulse withstand voltage of 6000Vpeak
脉冲耐受电压：6000Vpeak
Working voltage of 800Vdc
工作电压：800Vdc
Reinforced Clearance of 8mm
增强电气间隙：8mm
Reinforced Creepage of 16mm
增强爬电距离：16mm
This creepage is not possible with current packaging. However，if the barrier can be broken into a basic and supplemental barrier，then the requirement for each barrier is:
此爬电距离在当前封装中不可能实现。但是，如果隔离栅可以分成基本隔离栅和补充隔离栅，则对每个隔离栅的要求是：
Impulse withstand voltage of 6000Vpeak
脉冲耐受电压：6000Vpeak
Working voltage of 800Vdc
工作电压：800Vdc
Basic/Supplemental Clearance of 5.5mm
基本/补充电气间隙：5.5mm
Basic/Supplemental Creepage of 8mm
基本/补充爬电距离：8mm

在SOIC16W封装中使用iCoupler数字隔离器，可以达到基本/补充绝缘爬电距离、电气间隙和脉冲电压要求。以下框图显示如何级联isoPower器件和标准高压iCoupler数字隔离器以提供所需的隔离。必须非常小心地确定数据通道的整体性能。

两个组件之间的传播延迟、脉冲宽度失真和通道匹配值将会增加。最大数据速率将受到两个器件中速率较慢器件的限制。isoPower提供运行中间接口的电源。在高达1mB/s的数据速率下，整个隔离栅在5V电压下需要大约20mA功率。在更高数据速率下，还需要更多功率。

如果必须跨越两个隔离栅输送电源，以便为隔离负载供电，则必须按以下所示方式级联两个器件。

这种配置非常紧凑，但总功效非常低。下图显示了负载的功效。如果数据传输速率高于1Mbps，则数据传输将使用一部分可用功率，每个阶段的功耗必须进行详细计算。如图所示，该应用从原边输入获取大约40mA功率，以创建整个接口。

Efficiency for Back to Back ADuM6200
背靠背ADuM6200的效率

这种方法可以解决太阳能逆变器应用中的一大难题。在不同的标准和应用中，可以应用此方法来实现不同目标，这要取决于特定系统标准的具体细节。可以使用isoPower器件、数字隔离器和器件接口的多种组合来创建隔离数字I2C和USB接口，终端负载可能有或没有功耗。