#電源管理 #隔離Isolation #閘極驅動器GateDriver #共模暫態抗擾度CMTI
【All-in-one 閘極驅動器,隔離用電意外】
電子產品在尋求便利之際,電源安全是第一考量!舉凡工廠自動化、消費電子、電梯/空調/電動車等馬達驅動、智慧電網、醫療設備或太陽能電力系統轉換等存在壓差的應用,在將電源或資料從高電壓電路傳輸到低電壓進行通訊時,皆需做隔離 (Isolation,意同「絕緣」);以承受接地電位差以及與高能量的破壞性接地迴路隔離,避免外來電擊隨電路竄入,造成設備損壞或危及人身安全。
所謂的隔離可分為基本型 (Basic) 和強化型 (Reinforce) 兩種,其中「強化型」即是在兩極做雙重隔離;以牆壁兩孔電源插座為例,表示所連接的地線及火線若轉換時沒做隔離,使用者在碰觸時可能有觸電危險。隔離強度可藉「共模暫態抗擾度」(CMTI) 量化評估,該數值越高越好,代表輸入與輸出的訊號沒有失真;即使在高壓環境中驅動 MOSFET,也不致因外來干擾造成誤動作而引發災難。
具隔離機制的閘極驅動器 (Gate Driver) 因可透過單一器件做引腳配置,驅動多種電路開關架構、實現高速傳輸;加速高頻開關時間能降低開關損耗,且訊號輸入到輸出的傳播延遲時間 (propagation delay time) 僅以「奈秒」計算,方便迅速對控制迴路補償修正。此外,相較於採離散元件設計的 AC-DC 轉換變壓器,可精簡體積,對於資料中心、企業伺服器或電信系統來說,將大幅提高空間運用的「坪效」,創造更多產值。
延伸閱讀:
《TI:強化隔離Gate Driver雙重防護設備及人身安全》
http://compotechasia.com/a/celue___/2016/0923/33422.html
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#德州儀器TI #UCC21520
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「共模暫態抗擾cmti」的推薦目錄:
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#電源設計 #數位隔離器 #電流隔離 #暫態從源耦合 #機械手臂 #電磁相容性EMC #靜電放電ESD #電氣快速暫態EFT #突波surge #共模暫態抗擾CMTI
【數位隔離器,扼阻 EMC 暫態威脅的好鄰居】
當儀表、製程控制、工業自動化、馬達和電力控制以及醫療等感測器輸出訊號,傳送到可以處理和分析這些訊號的中央控制器時,這類系統會針對分析所得結果與使用者輸入進行優化。為了使用者介面的安全性,並防止暫態 (transients) 的從源耦合 (coupled from the sources),必須建立「電流隔離」(galvanic isolation)機制——身處惡劣工業環境尤其迫切需要,例如,電焊機或病人監護儀這種必須在去纖維顫動 (defibrillation) 期間動作的精密機械手臂。
在進行系統的設計時,必須考慮電磁相容性 (EMC) 要求;當產品要銷售到歐盟時,需獲得 CE 標章,而銷售到美國的產品則需要有 FCC 的分類認證。要獲得這些認證,必須讓產品系統通過一整套的 EMC 測試,分為兩個領域:抗擾 (immunity) 和放射 (emission);前者可從傳導抗擾、輻射抗擾、暫態 (transients) 抗擾和容錯能力來看,後者可進一步分為傳導 (conducted) 放射和輻射 (radiated) 放射,不同類別都有相對應的系統標準存在。
在工業和醫療系統環境中,傳導型和輻射型的放射須符合 EN55011、EN55022、或 FCC Part-15 等標準規範;另傳導抗擾度須符合 IEC61000-4-6、輻射抗擾度須符合 IEC61000-4-3。暫態可分為三個類別:ESD (靜電放電) 標準 IEC61000-4-2、EFT (電氣快速暫態) 標準 IEC61000-4-4,以及 surge (突波) 標準 IEC61000-4-5。在專案一開始就導入 EMC 設計,對於減少後續電路板重複設計非常重要,減少設計時間及專案成本。
電流隔離屏障 (galvanic isolation barrier) 可允許資料的流通,同時又阻檔掉電流。傳統採用光學方法相當耗電,且由於具有光發射源,此類產品有壽命侷限;新興「數位隔離器」(digital isolator) 可透過跨越隔離屏障的不同耦合元件來實現,有感應或電容式耦合兩種,採用聚酰亞胺 (polyimide) 或 SiO2 絕緣材料,產品壽命較長且功耗較低,在處理 EMC 暫態威脅上效果極佳。然需留意,數位隔離器應維持「睦鄰」原則,不產生噪音來擾亂臨近元件。
延伸閱讀:
《使用數位隔離器應戰EMC (電磁相容性) 挑戰》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/0813/32910.html
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#工業物聯網IIoT #工業4.0 #智慧工廠 #智慧製造 #馬達控制 #可編程控制器PLC #隔離器Isolator #電池管理系統BMS #汽車電子
【為了系統穩定&人身安全,隔離是必須的!】
人機交互、智慧化技術,正在快速改變著工業場景。借助被大量部署在各個工業場景的電子系統,來自感測器的資料,雲端的指令,協調著生產製造過程,極少需要人工干預。年前在討論馬達控制的貼文中,我們曾提到「隔離」對於荷包及人身安全的重要性。今天,就來進一步了解為何需要這麼做。
工業中常用的現場可編程控制器 (PLC) 是典型 24V 系統,但其核心部分卻工作在 5V 電壓以下;現代製造業需要大量大功率馬達,為保障人身安全,這些工作在 600V 電壓下的設備,其控制端會安放在遠離馬達的地方,以長距離的通訊和控制電纜連線;例如,電梯內的控制器局域網 (CAN) 匯流排、捷運、輕軌等交通設施的訊號控制等領域。越來越多的應用場景需要隔離器件,以便在高溫、高雜訊等惡劣環境安全傳遞功率和訊號並保障系統的可靠度。
汽車電子亦然。以往,車內很多電子設備沒有配備隔離器件;現在,隨著新能源汽車和車內電子系統的快速發展,製造商為保證汽車中越來越多的電子系統可靠運轉,要求設計人員在任何不同電壓域之間工作的子系統都需要配備隔離設備,如:汽車電池管理系統 (BMS)、電動汽車引擎驅動、車載電池充電器 (OBC)、DC/DC 車載能源電池包、高壓變低壓的 DC/DC 變換器等,帶動隔離器件需求;而使用二氧化矽 (SiO2) 介質的隔離器產品,擁有眾多優勢。
它的介電強度可達到 500Vrms/μm,不僅遠超光電隔離器件材料的 20Vrms/μm,也超過常見變壓器的 300Vrms/μm,同時體積大幅縮小、且受溫度變化影響小;預期壽命為 135 年,為工廠自動控制、電網基礎設施、鐵路運輸及電機驅動應用提供隔離保障。此外,集成更高匯流排故障保護、共模暫態抗擾度 (CMTI) 和更低電磁輻射隔離功能的收發器,可提供更快的通訊速度及更好的低壓電路保護,還可提升工業應用及混合動力汽車和純電動汽車 (HEV/EV) 的通訊輸送量。
延伸閱讀:
《德州儀器:工業和汽車對隔離技術需求正旺》
http://compotechasia.com/a/tactic/2018/1113/40381.html
#德州儀器TI #ISO224 #ISO1042 #ISO1042-Q1
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