编者按：为了减缓地球温室效应，世界各国以全球协约的方式实施减排温室气体行动，中国提出“碳达峰”和“碳中和”目标，开始实施以新基建为核心的经济转型升级行动，让科技创新成为减碳的重要手段。从新兴的光伏发电到风能发电、储能、新能源汽车、充电桩，到传统的通信基站、服务器等，大力推广使用节能的大功率电源技术解决方案，而大功率电源技术进一步对于“隔离技术”提出了创新挑战。日前，MPS公司 DC/DC产品线业务拓展经理殷亮系统地讲解了隔离电源技术领域的创新产品和解决方案。

隔离与隔离技术

       大功率电源为什么需要隔离技术呢？MPS公司 DC/DC产品线业务拓展经理殷亮详细讲述了电源隔离技术的工作原理。

       首先，隔离从最最直观的角度来说是安全，大功率电源往往要采用高电压和大电流来驱动，为了避免人体接触电子产品的高电压和大电流，就需要采取隔离手段来保证安全使用。

       从上图可以看到原边侧比如是低压侧，副边侧比如是高压侧，原边侧有可能在设计的时候会有一些人机交互的按钮，或者说外壳会牵涉到人体能够触摸到，这时候如果我们在原副边进行一个完全的电气隔离，就能够很好的保护人体和低压侧的电路，防止高压侧的电压冲击或任何的ESD串扰干扰到控制侧和人体。

      其次，隔离技术还可以实现抗干扰。如果做电气隔离，原边侧和副边侧的地其实是完全独立分开的，没有任何回路，这样的就能够把模拟信号地和功率地分开。实际上实现了一些防噪声的设计。另外在信号连接上能够更好地保持稳定性，因为相对来说，模拟信号对这种电平信号的敏感度会比高压侧高，尽可能把它们隔开。

      第三，电子系统往往要用到电平转换，隔离技术中的两个模拟地是分开的，换成高低（high，low）也就是0，1的这种数字信号以后，它所对应的输出电平是由它的供电电压来决定的，就能够一次性完成隔离和电平转换的双重作用。

      在隔离技术发展过程中，MPS公司探索出了五种不同的实现方案，即形成了五种电源隔离类产品。

      一是隔离栅极驱动器。

      它是针对普通硅MOS或者IGBT或碳化硅这类器件的外部驱动，这个驱动器是自带隔离的，原副边是两套系统，两套供电两套地，只是纯粹地传递能量和信号，它中间是有高压电容进行隔离的。

      二是针对隔离驱动副边侧进行供电的变压器驱动器。

     它的供电是需要和原边的输入电压进行隔离，我们需要用变压器造一个辅助的供电系统。

      三是隔离电源模块。

      当客户在做板级设计，考虑到尺寸、设计的复杂难度和开发周期，有些客户会更倾向于采用隔离电源模块，隔离电源模块相当于把整个变压器的设计完全用IC的形式来实现，同时也极大地缩短了设计的周期。

       四是数字隔离驱动器。

      与模拟隔离产品的同点在于，它传递的是数字信号，有若干路的原边到副边或者副边到原边的信号传输，原副边都会有相应的供电。

      五是数字就是隔离放大器。

      这种隔离产品用来检测电流/电压进行从模拟信号到数字信号的转换，但同时它的模拟侧和数字侧也是两套不同的供电和接地的系统。

五款先进的隔离电源解决方案

     1、 3kW功率级隔离电源整体方案 

　　针对3KW功率级别，MPS推出了一整套电源转换方案，其输入电压范围为85V至265Vac，输出电压为48V，包括Totem Pole PFC（图腾柱PFC）和LLC两级电路。它采用了MPS的隔离型门极驱动MP188xx、PFC/LLC控制器MPF320x0、集成电源型数字隔离器MPQ27800和隔离电流传感器MCS180x等最新产品。这些器件的协同设计，使得该方案实现了2.14W/cm3的功率密度，整体转换效率达到96%。

       2、隔离型门极驱动产品MP18831 

    MP18831是一款隔离型半桥门极驱动器，具有高达4A的拉灌峰值电流能力。利用MPS专有的高压容性隔离技术，可以实现高达5KVRMS的耐受电压和额定值大于100KV/us的共模瞬态抗扰度（CMTI）。该门极驱动器可以驱动各类型电源开关器件，具有传播延迟短和脉宽失真小的特性，封装选择有SOIC-16 NB/WB、LGA-13等。

      3、集成电源型的四通道数字隔离器——MPQ27800

　　它可以提供高达150Mbps的传输速率和5V/200mA的隔离供电，信号传输方向可以有多种选择，完美替换传统的光耦隔离器并提供更佳的性能。同样地，它采用高压电容隔离技术，可以实现5KVRMS的隔离耐压。

      4、AC/DC功率转换数字控制器MPF32010

　　图腾柱拓扑使用有源开关管代替双升压拓扑中的二极管整流器。这种配置方式可以增加整体效率。而且MPF32010集成了整个控制回路，并能允许用户通过友好的图形用户界面微调图腾柱的操作，从而大大简化了图腾柱的设计。

      5、独立的隔离电源模块MID1W0505，MID6W2424系列

　　MID1W0505A是一款半调制型、隔离式DC/DC变换器，在-40°C至+125°C工作温度范围内支持4.5V至5.5V的输入电压（VIN）以及高达1W的输出功率（POUT），且具有极好的负载和线性调整率。MID1W0505A-3支持3kVDC隔离电压，它在一个芯片中集成了功率MOSFET、变压器和反馈电路。