隔离技术对高压电气系统的重要性

随着新能源汽车技术的蓬勃发展，以及新能源技术越来越广泛的应用，市场对于高压信号隔离器的需求出现了爆发式增长。

众所周知，两个电路之间要进行电信号的交互，就必须在它们之间产生信号电流的流动并建立电气连接。但是，在很多情况下，两个电路之间的电气连接是非常有害，甚至是非常危险的。因此，要保证系统稳健可靠的运行，就必须切断信号通道上的电流环路。这也就是隔离技术所要解决的问题。

本次访谈受得捷电子的邀请，TI 全球技术专家组成员 John 为我们深入讲解了各种隔离方式的优缺点，工程师在设计时需要注意的事项，以及 TI 相关的隔离技术和产品。其中，他重点介绍了 TI 推出的 AMC23C12 新型具有可调阈值和锁存功能的快速响应增强型隔离式窗口比较器。

为什么要进行电气隔离?

高压信号电气隔离应用场景：在工业现场环境，当两台设备所处电位有差异，尤其是当目标设备附近有大功率设备在工作时，设备之间的地电位通常会有数十伏的差异。这种情况下，如果将两台设备直接相连，就会产生很大的地环路电流。这种地环路电流往往会远超信号电流，轻则使通信无法进行，重则会烧毁电路。这种情况下就需要对通信线路进行电气隔离，以切断上述地环路电流。

在电机控制应用，系统需要操控一个高压大功率电机的运行，同时操作人员又需要通过人机接口和电机控制系统发生联系。这种情况下，如果控制系统没有和高压功率电路进行可靠的隔离，高电压就会顺着控制信号线进入控制系统，并对操作人员造成电击，危及操作人员的生命安全。

如果我们的系统需要采集一个来自于设备外部的小信号，由于环境中充满着复杂的电磁干扰，信号线往往会感应到大量的电磁干扰。这种干扰有时甚至会远大于我们需要采集的信号，如果不对干扰加以适当隔离，干扰往往会将有用信号淹没掉。

TI 隔离技术和产品的优势

TI 的电容隔离器使用 SiO2(二氧化硅)电介质，该电介质与其他绝缘材料相比具有最高的电介质强度在(如下图所示)。除了具有最高的电介质强度外，SiO2 还是一种无机材料，因此在不同湿度和温度下都非常稳定。

TI 专有的多层电容器和多层钝化方法降低了高电压性能对任何单层的依赖性，从而提高了隔离器的质量和可靠性。此技术支持的工作电压 (VIOWM) 为 2kVRMS，可承受的隔离电压 (VISO) 为 7.5kVRMS，并且具有承受 12.8kVPK浪涌电压的能力。TI 的集成式变压器技术支持高密度隔离式直流/直流电源转换，同时可降低 EMI。

AMC23C12 产品介绍

下图为 TI 推出的 AMC23C12，一款新型具有可调阈值和锁存功能的快速响应增强型隔离式窗口比较器。

功能框图

SOIC (DWV) 封装 5.85mm x 11.5mm

AMC23C12 产品优势：

通过集成一个宽输入范围低压降稳压器、一个窗口比较器和一个精密电压基准，将解决方案尺寸缩小 50%。

在最坏情况下跳变阈值精度低于 3%，有助于工程师减少设计裕度，支持更小尺寸的无源器件。

小于 400ns 的响应时间，提供超快过流和过压检测，从而更好地保护系统。

通过单个外部电阻器实现可调跳变阈值，可促进不同设计重复使用。

AMC23C12 应用示例

审核编辑：汤梓红