用全套隔离方案安全控制大功率设备,MPS说这个容易!

2021年12月17日 13:17

嵌入式工程师在进行产品设计时,很多时候会涉及到选用隔离电源IC。尤其在当前5G和“碳中和”时代背景下,对隔离电源产品也提出了新的要求:效率更优化、尺寸更紧凑、安全要求更严格。

MPS公司作为一家专注于开发隔离产品的半导体公司,从2008年AC/DC产品线成立,到2021年汽车级产品完成ISO26262工艺认证,十几年的时间,MPS一直专注于隔离产品的研发,其产品应用范围也从工业扩展到汽车。目前,通信电源、储能装置、充电桩、服务器电源、光伏发电、车载充电机等场景都会用到MPS的产品。

MPS从2008年就专注于隔离IC产品开发

 

为什么大多数产品在设计时需要隔离电源?MPS DCDC产品线业务拓展经理殷亮认为有三方面原因:第一是安全,因为很多产品原边侧是低压,而副边侧是高压,会设计人机交互按钮,需要人体操作触摸,如果在原副边之间增加一个电气隔离,就能很好地保护人身安全和电路安全;第二是抗干扰,将原边副边侧分开,能够将模拟地和功率大地分开,可以进行防噪声设计,而且低压侧模拟信号对于电平干扰信号更加敏感,所以要尽可能隔开高低压侧;第三是需要电平转换,比如可以实现1.8 V到5 V电压的转换。

MPS选用更具优势的电容隔离技术

MPS的隔离产品包括隔离栅极驱动器、变压器驱动器、隔离电源模块、数字隔离产品、隔离放大器,所有产品均满足多种隔离要求,可以实现较高的安全等级。MPS的变压器驱动器开关频率高达10 MHz,是目前市场主流产品的10倍。并且,MPS所有隔离产品均支持不同的安全规范,包括UL1577、VDE V 0884-11和IEC62368-1。

MPS的隔离产品有5大类

 

殷亮介绍,目前常用的隔离技术主要包括光耦隔离、磁隔离和电容隔离三种。综合比较三种隔离技术的优缺点,电容隔离技术相对其他两种更具有优势,如寿命长、尺寸小、传输速率高、延迟短、低放射、磁噪声抗扰度高等。MPS选择的就是电容隔离技术。殷亮解释,采用电容隔离技术的公司不止MPS一家,区别在于各个公司会采用不同的调制设计方案,MPS的产品各项参数均处于业界领先水平。

MPS选择了性能最优的电容隔离技术

MPS产品门类齐全

MPS专注于隔离产品,多年研发积累了门类丰富的产品系列。比如,隔离栅极驱动器系列包括MP(Q)18831(双路输入半桥)、MP(Q)18851(双路独立驱动)和MP(Q)18871(PWM输入半桥),并且每个子系列均可以提供不同的封装,包括窄体SOIC-16、宽体SOIC-16、5 mm×5 mm的LGA-13,客户可以根据隔离等级选择不同的封装。

MPS的数字隔离器和变压驱动器同样也可以提供门类丰富的子产品,满足不同客户的细分需求。

MPS将电源系统集成到单个芯片上

MPS成立之初就有一个愿景——将整个电源系统集成到单个芯片上。很多应用场景中,电压越来越高、功率越来越大,但却希望控制模块越来越小、功耗越来越低,单芯片无疑是一个理想的解决方案。

殷亮介绍,MPS推出的2~6通道数字隔离器MP276xx,将多个通道集成在一个封装中,实现隔离电源供电和隔离输入/输出信号,采用一颗MPS数字隔离器可以代替4/6颗光耦合器。此芯片不仅体积小,而且隔离电压等级(5 kVrms)、数字传输率(150 Mbps)和共模瞬态抗扰能力(>±100 kV/μs)都非常优秀。

MPS推出的独立的隔离电源模块MID1W0505,这是一款半调制型、隔离式DC/DC变换器,支持4.5~5.5 V的输入电压以及高达 1 W 的输出功率,且具有极好的负载和线性调整率。此芯片中集成了功率 MOSFET、变压器和反馈电路。与传统的隔离电源模块相比,提供了更紧凑的解决方案。

MID1W0505小体积大能量

工程师在进行电路设计时,数字隔离器一般都会搭配一个电源隔离模块,MPS的隔离电源模块MIDxW0505A可以和MP276xx搭配使用。为了给客户提供多样性的选择,MPS将MP276xx和MIDxW0505A进一步集成到一个封装中,推出了更加集成化的芯片MPQ278xx,帮助客户最大限度地减少产品的占板面积。

进一步集成的MPQ278xx

MPS开发的MPF32010是一款用于AC/DC功率转换的PFC图腾柱数字控制器。MPF32010内部集成了整个控制回路,并且允许用户通过友好的图形用户界面微调图腾柱的操作,进而大大简化图腾柱的设计。

MPS希望将隔离电源产品的更多功能集成在一个SoC中,在不断提高隔离性能的同时,最大限度地帮助客户降低产品的尺寸,实现用一颗小小的MCU或者DSP芯片就可以安全地控制大功率设备。

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