隔离

隔离式半桥栅极驱动器用于许多应用，包括需要高功率密度和效率的隔离式DC-DC电源模块，以及高隔离电压和长期可靠性至关重要的太阳能逆变器。本文将探讨隔离式半桥栅极驱动器解决方案提供高性能和小尺寸解决方案的能力，将详细讨论这些设计概念。

隔离式半桥驱动器的功能是以低输出阻抗驱动高端和低端N沟道MOSFET（或IGBT）的栅极，以降低传导损耗，并缩短开关时间以降低开关损耗。高端和低端驱动器需要非常接近的时序特性匹配，以实现准确有效的切换。这减少了在第二个开关接通之前半桥的一个开关关闭的死区时间。实现隔离式半桥栅极驱动功能的典型方法是使用光耦器进行隔离，然后使用高压栅极驱动器IC，如图1所示。该电路的一个潜在问题是只有一个隔离输入通道，它依靠高压驱动器在通道之间的时序上具有所需的匹配，它还依赖于应用程序所需的死区时间。另一个问题是高压栅极驱动器没有电流隔离，而是依靠结隔离将高端驱动电压与同一IC中的低端驱动电压分开。电路中的寄生电感可以产生输出电压V.S，在低侧切换事件期间低于地面。发生这种情况时，高侧驱动器会锁定并永久损坏。

<strong>作者：Ryan Schnell，ADI公司应用工程师</strong>

为半桥配置的高端栅极供电起初似乎是一项棘手的任务，因为大部分系统都有较高的电平转换和驱动强度要求。本文论述让设计人员能够实现这一目标的可行解决方案。

<strong>简介</strong>

半桥拓扑广泛用于电源转换器和电机驱动器中。这在很大程度上是因为半桥可通过总线电压，为脉宽调制(PWM)信号提供高效同步控制。然而，在控制器和功率器件之间通常需要使用栅极驱动器，以获得更短的开关时间并出于安全性和/或功能性目的提供隔离。对于总线电压高于功率开关的栅极到源极电压最大限值的系统，必须采用不同于系统总线的电压驱动栅极。

<strong>Thomas Brand ADI 公司</strong>

在这个自动化、数字化和工业4.0的时代，信号和数据的传输正在发挥着越来越大的作用。生产车间内外的这些应用中的机器、系统甚至个别传感器的联网，不仅需要稳定的基础设施，还需要安全、快速、高精度、无干扰、高带宽的传输路径。根据应用情况，传输路径可能需要承受极端恶劣的环境条件。数据传输有多种不同方法：有线、无线、串行和并行。所有方法都有各自的优点和缺点，需要针对具体应用情况仔细权衡。

与有线系统相比，无线技术依赖一系列关键参数、不同元器件和当前环境影响等因素。无线电通信的一个重要方面是无线电范围，它取决于发射和接收天线的位置、发射功率、本地环境条件和频率范围。因此，在规划无线电传输应用时，必须考虑相应的标准，尤其是与通信范围有关（因而与接收信号质量有关）的标准。

<strong>作者：John Wynne</strong>

电动汽车逐渐成为近年来的一个热门话题。这种“绿色”汽车依靠串联电池组来获得足够高的电压，从而有效驱动电机。全电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV) 均采用这种高压 (HV)电池组。HEV 依靠内燃机 (ICE) 充电，而且在许多情况下，内燃机也会提供动力。EV 则必须插入电源中充电，有些新型混合动力设计称为“插电式混合动力汽车”(PHEV)，它基本上可视为一种 EV，但配有内燃机以延长行驶里程。

高压电池组已广泛用于许多工业和交通运输业以外的领域，通常可用作：以直流形式储存输电网电能的不间断电源 (UPS)；48-V 通信设备中的应急直流电源；起重机和电梯系统中的应急电源；以及紧急情况下驱动风力涡轮机的叶片。虽然本文讨论汽车中电池组的使用，但一些根本问题在所有类型电池组中都会存在。

交通运输应用中的电池组一般含有 100 块甚至更多的电池，可提供数百伏电压。一般公认 50 V 或 60 V 以上的电压可以致命，而可能导致电子设备损坏的电压则更低（考虑利用某些类型电化学反应的电池稳定性），因此安全问题至关重要。虽然这些电池组本身具有危险性，但仍然必须与电池壳内的电池监
控电子设备通信。因此，通信方式必须安全可靠。

<strong>作者：段峻 （Jason Duan） Analog Devices, Inc.</strong>

<strong>简介</strong>

随着互联网和通信基础设施的蓬勃发展，数字控制技术在电信、网络和计算机的电源系统中越来越受欢迎，因为这类技术具备灵活性、器件数量减少、先进的控制算法、系统通信、对外部噪声和参数变化不太敏感等极具吸引力的优势。数字电源广泛用于高端服务器、存储、电信砖式模块等经常会有隔离需求的应用。

隔离在数字电源中的挑战是在紧凑的面积下如何快速准确地传输数字信号或模拟信号通过隔离边界。1 然而，传统光耦的解决方案有带宽比较低，电流传输比(CTR)会随温度和时间发生大幅变化等问题。而变压器的解决方案有体积庞大、磁饱和等问题。这些问题限制了光耦合器或变压器在某些高可靠性应用、紧凑型应用以及长寿命应用中的使用。本文讨论利用ADI公司iCoupler®产品的数字隔离技术，来解决在数字电源设计中遇到的这些问题。

<strong>需要隔离的原因</strong>

<strong>Hein Marais</strong>

<strong>简介</strong>

西方戏剧时代大约始于公元前 500 年的希腊。露天剧院以阳光作为主要照明光源，但通常会采用灯笼来表示夜间场景。如今，这些早期的照明应用已发展成为更加复杂的系统。

现代照明设备包括调光器、闪光灯、移动照明灯、彩灯和 GOBO（灯光打出的图案）。这些照明系统通常采用 DMX512 通信协议进行远程控制（远达 4000 英尺）。

<strong>什么是 DMX512？</strong>

DMX512 是娱乐服务与技术协会 (ESTA) 制定的一项标准。该标准描述了一种在控制器与受控照明设备和附件（包括调光器和相关设备）之间传输数字数据的方法。物理电气接口根据 EIA/TIA-485 标准（亦称为 RS-485 标准）指定。

DMX512 标准规定了 8 位异步串行协议和 250 kbps 数据传输率，旨在将重复的控制数据从单个控制器传输到一个或多个接收器。主要链路上的控制数据最多包含 513 个存储槽，这些存储槽通过均衡的传输线路以数据包的形式发送。

<strong>作者：Mark Cantrell，ADI公司应用工程部</strong>

<strong>内容提要</strong>

除颤器的发展历程揭示了医疗保健的未来方向。这些能够挽救生命的神奇的高科技产品，几年前只出现在救护车、医院中，需要经过特殊训练以及专业的医疗保健人员使用。有些人以怀疑的目光注视着除颤器。想象一下，如果有同事突然捂住胸口倒在地上，未经训练的员工会怎么做：奔向盒子，打碎玻璃，抓起“快速入门指南”，飞快地浏览文字，了解各种连接、控制和预防措施。同时，病人还在地上忍受着病痛的折磨。这时他的脑海中闪过医疗剧中无数个戏剧化的场景——医生或护士在自己身上除颤，而不是在病人身上。现实并没有那么戏剧化，医疗技术随我们离开医院，走进了工作场所和家庭。

<strong>工作场所中的除颤器</strong>

这些除颤器实际上会提供语音和图形方式的指导，使得一个从来没有用过这种机器的用户能够正确地使用监护仪和导联开关。机器随后会做出判断，决定施加多少电能在病人身上，同时避免新手操作人员伤害到自己或痛苦的病人。当EMT到达现场后，就能接上除颤器并下载储存的数据，以便带回医院供医生查看分析。

为了应对工业和楼宇自动化、能源系统、军用/航空网络对速度、功能、隔离和性能的需求，ADI公司近日宣布扩充其用于灵活数据速率控制器局域网络(CAN FD)的收发器产品线。电流隔离iCoupler®数字隔离ADM3055E IC系列不仅符合，而且远远超过5 Mbps的行业标准，提供12 Mbps性能以支持未来需求，同时保持与现有CAN和CAN FD设计完全向后兼容。增强型ADM3055E还具有新型低辐射isoPower®隔离式DC/DC转换器以及增强的稳健性，使CAN节点的设计导入更容易，加快产品上市时间，并实现充分安全隔离。

• 查看产品页面和下载数据手册： www.analog.com/pr1107/ADM3055E
• ， http://www.analog.com/pr1107/ADM3056E
• ， www.analog.com/pr1107/ADM3050E

<strong>David Carr ADI公司</strong>

<strong>电子产品不断增加</strong>

不可否认，电气系统变得更小、更轻，汽车电气化就是一个最好的例子。专业服务公司普华永道 (PwC) 预计，到2024年，混合动力汽车和全电动汽车将占全球销量的40%。随着汽车电气化程度的提高，越来越多的电气组件和系统需要隔离。例如，配备400 V直流电池组的电动汽车正变得越来越普遍，这带来明显的安全隐患。

<strong>更多电子产品需要更多隔离</strong>

新一代隔离解决方案面临的挑战无论是数量还是类型都在不断增加。这些系统，尤其是对于隔离设计而言，涉及复杂的架构和流程，会限制敏捷性和灵活性，同时也给变革带来阻碍。

<strong>作者：Mark Cantrell，ADI公司应用工程部</strong>

除颤器的发展历程揭示了医疗保健的未来方向。这些能够挽救生命的神奇的高科技产品，几年前只出现在救护车、医院中，需要经过特殊训练以及专业的医疗保健人员使用。有些人以怀疑的目光注视着除颤器。想象一下，如果有同事突然捂住胸口倒在地上，未经训练的员工会怎么做：奔向盒子，打碎玻璃，抓起“快速入门指南”，飞快地浏览文字，了解各种连接、控制和预防措施。同时，病人还在地上忍受着病痛的折磨。这时他的脑海中闪过医疗剧中无数个戏剧化的场景——医生或护士在自己身上除颤，而不是在病人身上。现实并没有那么戏剧化，医疗技术随我们离开医院，走进了工作场所和家庭。

<strong>工作场所中的除颤器</strong>

这些除颤器实际上会提供语音和图形方式的指导，使得一个从来没有用过这种机器的用户能够正确地使用监护仪和导联开关。机器随后会做出判断，决定施加多少电能在病人身上，同时避免新手操作人员伤害到自己或痛苦的病人。当EMT到达现场后，就能接上除颤器并下载储存的数据，以便带回医院供医生查看分析。

<strong>医疗保健何去何从</strong>