1.前言

什么是隔離：隔離就是可在傳輸所需信號(hào)和/或電源的同時(shí)阻止系統(tǒng)不同部分之間不需要的直流和交流電流。

設(shè)計(jì)人員將在許多應(yīng)用中應(yīng)用隔離來為電源或電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中的高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器供電、保護(hù)高壓系統(tǒng)中的低壓電路（例如電動(dòng)汽車系統(tǒng)中的處理器）、不同電壓電位系統(tǒng)之間的分離通信，或防止高壓設(shè)備的最終用戶受到電擊。存在許多不同級(jí)別的隔離，包括功能隔離、基本隔離、雙重隔離和增強(qiáng)隔離。

2.四種隔離的介紹

功能隔離，顧名思義，只是提供了一個(gè)功能。它將信號(hào)或電源從處于一個(gè)電壓電位的系統(tǒng)傳遞到另一個(gè)系統(tǒng)和不同電壓。它不能防止電擊。

下一步是基本隔離。它是功能隔離，但增加了電擊保護(hù)。I 類設(shè)備使用功能隔離和接地連接來保護(hù)用戶。圖 1 顯示了典型的 I 類設(shè)備。

圖 1：典型的 I 類設(shè)備

雙重隔離采用具有基本隔離（防電擊的基本級(jí)別）的系統(tǒng)，并在電氣部件和最終用戶之間增加了一個(gè)補(bǔ)充絕緣層，以減少在基本隔離失敗的情況下發(fā)生電擊的可能性。II 類產(chǎn)品需要雙重隔離。這些產(chǎn)品使用沒有接地插腳的交流插頭制造，這提高了產(chǎn)品的安全性，因?yàn)樗灰蕾囉谕獠拷泳€來確保用戶安全。具有雙重隔離的終端設(shè)備示例包括電網(wǎng)資產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、IV 泵等便攜式醫(yī)療設(shè)備以及攪拌機(jī)或手機(jī)充電電源等電氣設(shè)備。

第二層將內(nèi)部金屬部件（可能帶電）與外殼物理絕緣，或使用塑料等非導(dǎo)電外殼。與 I 類設(shè)備相比，II 類設(shè)備確實(shí)提供了一定程度的安全性，因?yàn)樗鼈儾灰蕾囉谕獠坎季€來提供冗余保護(hù)。圖 2 顯示了典型的 II 類設(shè)備。

圖 2：典型的 II 類設(shè)備

加強(qiáng)隔離與使用單層的雙重隔離達(dá)到相同的結(jié)果。具有加強(qiáng)隔離的設(shè)備提供基本隔離；此外，它旨在確保印刷電路板走線、磁芯、繞組、引腳等之間的物理分離，同時(shí)滿足安全爬電距離和電氣間隙（指兩個(gè)電壓系統(tǒng)之間的物理距離）。增強(qiáng)型設(shè)備采用雙重隔離設(shè)計(jì)，但只能作為單件進(jìn)行測(cè)試。

安全標(biāo)準(zhǔn)定義了認(rèn)證必須達(dá)到的值。例如，國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 60950-1 要求基本隔離的爬電/間隙距離為 3.2 毫米，加強(qiáng)和雙重隔離的爬電/間隙距離為 6.4 毫米?；窘^緣的額定電壓要求為1 分鐘2,500 V RMS和 1 秒 3,000 V RMS；對(duì)于增強(qiáng)和雙重隔離，它們是 5,000 V RMS 1 分鐘和 6,000 V RMS 1 秒。你可以看到加強(qiáng)/雙重隔離正是這樣——是基本隔離的兩倍。雙隔離裝置在標(biāo)簽上標(biāo)有雙框標(biāo)志，如圖 3 所示。

圖 3：雙重隔離標(biāo)志

一旦我們決定構(gòu)建 II 類設(shè)備，我們將需要雙重或增強(qiáng)隔離。為什么選擇一種類型而不是另一種類型？答案在于我們的解決方案的規(guī)模和成本。正如我們所想象的那樣，一個(gè)可以完成兩個(gè)工作的單個(gè)設(shè)備適合于體積更小的解決方案。我們不僅可以通過集成到單個(gè)設(shè)備中來節(jié)省成本，還可以減少滿足隔離安全標(biāo)準(zhǔn)所需的工程量。

完全集成的增強(qiáng)型隔離解決方案采用小封裝，易于實(shí)施。與其他解決方案相比，此類設(shè)備具有多種優(yōu)勢(shì)。例如，德州儀器UCC12050將所有控制、驅(qū)動(dòng)器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和磁性元件集成到單個(gè)封裝中。

我們只需將器件放置在帶有一些旁路電容器的電路板上，并按照正確電路板布局的說明設(shè)計(jì)增強(qiáng)型隔離解決方案，以超小尺寸偏置電源應(yīng)用。所有的工程工作都已經(jīng)完成：沒有磁性設(shè)計(jì)，沒有電源控制器選擇。

Verband der Elektrotechnik (VDE) 0884-10 和國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 60747-17 等標(biāo)準(zhǔn)提供了增強(qiáng)型隔離設(shè)備認(rèn)證的最低要求。UCC12050 滿足增強(qiáng)隔離的所有要求，具有 7 kV PK（1 秒，生產(chǎn)測(cè)試）和 5 kV RMS（1 分鐘）隔離的最低保護(hù)。

總之，功能隔離和基本隔離將一個(gè)電壓軌與另一個(gè)電隔離，而雙重和增強(qiáng)隔離為相同的設(shè)計(jì)目標(biāo)提供了可互換的解決方案——從插頭上移除接地引腳。

通過將兩個(gè)絕緣設(shè)備減少為一個(gè)，增強(qiáng)隔離提供了優(yōu)于雙重隔離的好處。與其他隔離偏置電源解決方案相比，它是我們系統(tǒng)中一個(gè)不錯(cuò)的選擇，可以節(jié)省時(shí)間、精力、空間和可能的成本。