孤立的創新為更複雜的電動汽車、更智能的工廠傳感器和機器人以及更可靠的醫療設備鋪平了道路
在每個高壓技術的故事中，您很有可能會在幕後發現一項孤立無名的創新。
隔絕－一項重要的基礎技術，電動汽車 (EV) 從嵌入到自動化工廠設備和醫療設備的所有領域——很少成為頭條新聞。這是設計使然。
隔絕圖標
了解 TI 如何通過提供業界領先的可靠性和更低系統成本的模擬 IC 推動隔絕技術的發展。
保持電路隔絕是具有交流 (AC) 和直流 (DC) 電源的設備的重要設計元素。對於依賴高壓的電路來說尤其如此。如果沒有正確實施隔絕，可能會發生電磁干擾、電氣損壞、短路、火災或觸電。
如何實現隔絕很重要，因為它會影響系統的其他部分，影響電磁干擾、效率和空間。而那些嘈雜的干擾可能會中斷數據傳輸或中斷電機，這是你使用隔絕的主要例子。
應對不斷發展的隔絕挑戰
隨著人們接觸到更多種類的高壓應用，例如使用 400 或 800 伏電池組的電動汽車，隔絕正成為一個更加普遍的挑戰。管理這些電池並與車輛其餘部分通信的系統需要隔絕組件，這會增加車輛的尺寸、重量和成本。隨著個人電子產品變得更加複雜和小型化，電磁干擾的風險——開關電流和電壓的不良副產品——的風險也在上升。
為了幫助工程師從設計中消除組件並降低解決方案尺寸和成本，我們公司的新型固態繼電器將電源和信號傳輸整合在一個芯片上，具有足夠的容量來支持下一代電動汽車、電網基礎設施、工業機器人等等。這些芯片的顯著集成度僅能佔用傳統隔絕元件所需空間的十分之一。
如果沒有整合，您需要一個外部變壓器來處理隔絕，這些零件會增加設計的體積和復雜性，當一切都是獨立的時，可靠性便會增加。
一些傳統的隔絕設計使用物理繼電器，其運動零件使它們在極端高溫、低溫或振動等不利條件下容易發生故障。具有集成電源和信號隔絕功能的固態繼電器沒有會隨著時間推移而磨損的活動部件，因此其預期壽命是繼電器的 10 倍。
我們公司也是少數幾家將磁隔絕集成到固態器件中的製造商之一，也是唯一一家在磁隔絕和電容隔絕方面持續投資的公司。我們在電容和磁隔絕、封裝開發和工藝技術方面的進步，可以安全可靠地跨越工業和汽車系統（如電動汽車、電網基礎設施、工廠自動化和電機驅動器）的隔絕柵提供電力和高速信號。
高壓對於高效和經濟地傳輸電力至關重要，而隔絕對於任何有高壓的地方的安全都至關重要，例如，在電動汽車的電池管理和其他系統中，我們需要通過確保高壓不會進入底盤來防止電擊。隨著隔絕需求的發展，我們將繼續尋找創新的方法來保證人員及其與之交互的高壓系統的安全。
實踐中的隔絕
為了更好地理解隔絕的重要性，請考慮它在當今一些主要市場中所扮演的角色。
電動汽車：電動汽車有一個高壓電池（通常為 400 或 800 伏）來提供動力，還有一個傳統的低壓電池，用於車內便利和信息娛樂。隔絕起到保護器和性能助推器的雙重作用。
電動汽車中的隔絕有助於在您關閉汽車時保護駕駛員，但它在使 EV 電池盡可能長的使用壽命方面也發揮著重要作用。隔絕允許系統監督、監控和保護電池單元安全、準確地與中央微控制器通信，後者以不同的電壓運行。
工業自動化：隔絕技術的改進可以防止可能損壞設備或傷害人類的高壓浪湧。它還可以屏蔽傳感器、電機、機器人和其他設備等自動化設備免受信號干擾，使其能夠可靠運行。隔絕技術保護電力、通信和控制——這些功能可在整個工廠車間實現智能自動化，並提高效率、生產力和安全性，。但最重要的功能是安全和保護最終用戶。
太陽能和智能電網：無論在哪裡發電和輸電，都需要一些隔絕技術。這包括將太陽能轉換為電網電力的家用太陽能電池板。
來自太陽能電池板的高壓需要被隔絕，然後轉換為交流電流，當電壓通過電網時需要降壓。每次我們將其降壓時——從高壓到進入你家外變壓器的中壓——都需要不同的隔絕層，以便安全地完成絕層。
醫療設備：降低成本始終是醫療保健的首要任務。固態隔絕器件尺寸和復雜性的減小使設計人員能夠在不犧牲安全性或特性的情況下開發更小的電路。現代固態隔絕的更高可靠性支持醫療保健中對高正常運行時間和低故障率的要求。
在 TI，我們一直在為高壓系統開發集成電路中的隔絕技術已有 20 年了。我們正在繼續尋找新的方法來改善隔絕，使工程師能夠降低複雜性並保持電源系統的安全性。
參考資料來源:Texas Instruments Incorporated.，https://news.ti.com/blog/2022/08/30/why-isolation-matters-for-your-power-electronics
