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使用电流隔离器提高高压工业应用的安全性和可靠性

1692618 2022-11-25 | pdf | 210.13KB | 次下载 | 免费

资料介绍

许多工业自动化系统，尤其是制造设施中的系统，需要连接到使用数百至数千伏高压的设备。基于半导体的隔离器通常用于将这些高电压与大多数控制系统中使用的低得多的 5 伏数字逻辑电压分开。例如，单封装、双芯片光隔离器因其对瞬态高压的高抵抗力和对环境磁场的免疫力而被广泛用于此目的。然而，设计人员需要一种在时间和极端温度下更稳定，并且从制造角度来看不那么复杂的技术。许多工业自动化系统，尤其是制造设施中的系统，需要连接到使用数百至数千伏高压的设备。基于半导体的隔离器通常用于将这些高电压与大多数控制系统中使用的低得多的 5 伏数字逻辑电压分开。例如，单封装、双芯片光隔离器因其对瞬态高压的高抵抗力和对环境磁场的免疫力而被广泛用于此目的。然而，设计人员需要一种在时间和极端温度下更稳定，并且从制造角度来看不那么复杂的技术。本文解释了为什么以及如何使用单封装电流隔离器来安全隔离现代工业、医疗和电动汽车 (EV) 系统中使用的高压。本文解释了为什么以及如何使用单封装电流隔离器来安全隔离现代工业、医疗和电动汽车 (EV) 系统中使用的高压。然后介绍德州仪器然后介绍德州仪器(TI ) 的两款针对高电压、高可靠性系统的硅基电流隔离器，并讨论如何将它们正确布置在印刷电路板上，以安全地将高压与可编程逻辑控制器 (PLC) 中使用的数字逻辑隔离开来和人机界面。(TI ) 的两款针对高电压、高可靠性系统的硅基电流隔离器，并讨论如何将它们正确布置在印刷电路板上，以安全地将高压与可编程逻辑控制器 (PLC) 中使用的数字逻辑隔离开来和人机界面。为什么要隔离高低压？为什么要隔离高低压？许多工业系统都是使用 PLC、计算机或人机界面 (HMI) 进行控制的。这些控制系统使用 5 伏或更低的标准数字控制电压运行。当连接这些系统以管理 120 伏或更高的高压时，重要的是将低数字电压与高压设备进行物理分离和电气隔离。电源转换器、直流到直流转换器和电动汽车 (EV) 还需要小心地将数字控制电压与系统中可能使用的数千伏电压分开。许多工业系统都是使用 PLC、计算机或人机界面 (HMI) 进行控制的。这些控制系统使用 5 伏或更低的标准数字控制电压运行。当连接这些系统以管理 120 伏或更高的高压时，重要的是将低数字电压与高压设备进行物理分离和电气隔离。电源转换器、直流到直流转换器和电动汽车 (EV) 还需要小心地将数字控制电压与系统中可能使用的数千伏电压分开。虽然功率晶体管可以轻松处理这些应用，但它们无法安全地处理。这些应用中的晶体管在同一半导体衬底上具有数字和高压控制。功率晶体管的故障或物理损坏会迅速导致数千伏电压注入数字逻辑。除了破坏控制设备外，这还会使用户处于危险之中。虽然功率晶体管可以轻松处理这些应用，但它们无法安全地处理。这些应用中的晶体管在同一半导体衬底上具有数字和高压控制。功率晶体管的故障或物理损坏会迅速导致数千伏电压注入数字逻辑。除了破坏控制设备外，这还会使用户处于危险之中。光学隔离历来是物理分离和电气隔离低压和高压系统的首选方法。典型的单封装双芯片光隔离器在一个芯片上包含一个 LED，该 LED 发出的光（通常是红外线）穿过透明隔离屏障到达第二个芯片上的光电二极管接收器。光电二极管将其转换为用于控制高压电路的低压信号。光学隔离历来是物理分离和电气隔离低压和高压系统的首选方法。典型的单封装双芯片光隔离器在一个芯片上包含一个 LED，该 LED 发出的光（通常是红外线）穿过透明隔离屏障到达第二个芯片上的光电二极管接收器。光电二极管将其转换为用于控制高压电路的低压信号。对于能够安全控制数千伏电压的光隔离器，LED 管芯和光电二极管管芯都封装在由能够承受光隔离器额定电压的材料制成的透明隔离屏障中。对于能够安全控制数千伏电压的光隔离器，LED 管芯和光电二极管管芯都封装在由能够承受光隔离器额定电压的材料制成的透明隔离屏障中。