通過集成數據和電源隔離為工業系統設計降溫

隨著夏日臨近，氣溫不斷上升，相信你也會跟我一樣認為過熱并不是一件好事。無論是人還是設備，任何東西變得過熱都不是大家所希望的。

隨著工業應用需求的不斷擴增，比如工廠自動化和電網基礎設施，為了滿足這些需求，系統必須要具備更多樣化的功能。與此同時，也對電源管理系統提出了更高的要求，不僅要確保各種電路的最佳性能，同時還要避免設備溫度升高。

之前發布的一篇博客文章介紹了利用隔離器來保護系統的低壓側不受高壓側的影響。數據隔離器可以輕松實現信號隔離。但僅隔離數據是不夠的，電源也需要隔離。在某些情況下，有兩個隔離電源可用于直接為隔離器的初級側和次級側。但還有一些情況下，可能沒有次級電源。此時，需要從初級電源產生隔離的次級電源。

圖1顯示了使用分立器件構建隔離電源的解決方案。從初級電源工作的變壓器驅動產生推挽信號來驅動隔離變壓器的初級繞組。變壓器根據匝數比產生所需的次級電壓。變壓器后面的整流二極管幫助進行整流，后面的穩壓器有助于平滑紋波。如果整流器的輸出對于系統性能來說足夠好，甚至可以去掉穩壓器。

該解決方案通過外部變壓器提供了非常好的電源傳輸效率，但是使用多個器件增加了系統成本和電路板空間。如果系統使用多個隔離器，則需要復制分立電路以匹配隔離器的數量，但這增加了系統成本和電路板空間。

提供隔離信號和電源的單芯片解決方案可以解決這些問題。圖2顯示了TI的ISOW7841，它可以提供隔離的數據和電源。該器件不需要外部組件來構建隔離電源。集成DC/DC轉換器提供高達650mW的隔離輸出功率，并且因集成從而降低了電路板空間和解決方案成本。

圖 2：用于使用ISOW7841的模數轉換器感測應用的隔離電源和串行外設接口

一個可能會引起關注的問題是，這種整合是否可能導致器件和系統溫度升高，從而導致系統故障。與其他集成解決方案相比，具有集成電源的ISOW7841增強隔離器的效率提高了80%，如圖3所示。高效率的電力傳輸有助于在保持低溫的同時為輸出提供更多的功率，為驅動其他器件提供額外的功率。更高的效率還有助于使多個通道在一起且不會過熱。

圖 3：ISOW7841與競品解決方案的效率比較