作者：Nagarajan Sridhar

在當(dāng)今計(jì)算機(jī)時(shí)代，對(duì)信息傳輸和檢索的需求無(wú)處不在。無(wú)論是在雜貨店排隊(duì)結(jié)賬或是等待火車時(shí)，我們都使用智能手機(jī)瀏覽我們的社交媒體賬號(hào)、發(fā)送短信或郵件。但是您是否想過(guò)這些信息從何而來(lái)？答案是云，實(shí)現(xiàn)全球?qū)崟r(shí)連接的主力軍。云需要隔離是因?yàn)橄褚魳?lè)播放單和視頻數(shù)據(jù)，信息的檢索和儲(chǔ)存過(guò)程是在后臺(tái)進(jìn)行的且要求高電量支持。

但是，首先，我們要知道云的物理位置處于數(shù)據(jù)中心。光纖、同軸電纜或無(wú)線通信基站和數(shù)據(jù)中心進(jìn)行信息雙向傳輸。

現(xiàn)在，讓我們一層一層詳細(xì)分析云，看一下云內(nèi)部是什么。第一層是供電單元，通常稱為電源。為什么電源如此重要？因?yàn)樗械男畔⒍即鎯?chǔ)在被稱為云服務(wù)器的服務(wù)器中，而服務(wù)器需要電來(lái)存儲(chǔ)和為客戶檢索信息。供電單元的功率范圍在幾百至幾千瓦之間。服務(wù)器獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)行，其交流電壓范圍為幾百至幾千伏，因此被認(rèn)定為高壓單元。

因?yàn)楣╇妴卧母邏汉透唠娏?，因此確保人員安全是不容忽視的。服務(wù)器系統(tǒng)有用于電壓調(diào)節(jié)、通信和人機(jī)接口（HMI）的控制器等低壓?jiǎn)卧?。在云操作中，人員通過(guò)HMI與服務(wù)器進(jìn)行交互。任何故障和從高壓?jiǎn)卧南騂MI的漏電都會(huì)對(duì)人員造成致命傷害，還會(huì)損壞所有電壓元件。那應(yīng)如何保護(hù)人員和低壓?jiǎn)卧皇艽祟惞收系挠绊懩兀?/p>

答案是隔離。半導(dǎo)體集成電路隔離設(shè)備使數(shù)據(jù)和電力在高壓和低壓?jiǎn)卧g順利傳輸，同時(shí)防止雷擊等危險(xiǎn)性直流或來(lái)自電網(wǎng)的不受控制的瞬態(tài)電流。

但是，人們需要更多的信息。從在機(jī)場(chǎng)或餐廳等擁擠的地方觀看視頻到聽最喜歡的音樂(lè)，人們對(duì)信息的需求只增不減。不僅如此，人們還希望能即時(shí)獲取信息。隨著數(shù)據(jù)需求的不斷增長(zhǎng)，云變得越來(lái)越大，因此電力輸送系統(tǒng)的電量供應(yīng)需求也與日俱增。但是云的存儲(chǔ)容量是有限的。而擴(kuò)大容量非常昂貴且非常不經(jīng)濟(jì)。

有兩種方案可以同時(shí)解決安全要求和增長(zhǎng)的信息需求：增加功率密度和提供魯棒隔離。為了增加功率密度，需要大幅提高電源效率，提高電源傳輸速率（稱為開關(guān)頻率，單位為kHz），這樣可以使電源單元尺寸更小。為了提供魯棒隔離，您可以確保隔離器是系統(tǒng)的組成部分，通過(guò)將高速柵極驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵電源元件與隔離器集成在一起，可以節(jié)省電源主板空間。這就是隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器。

電源單元中采用UCC21520這類驅(qū)動(dòng)器可以幫助服務(wù)供應(yīng)商提高數(shù)據(jù)中心和基站的性能，在相同物理空間的條件下獲得越來(lái)越高的處理能力。電源通常由生產(chǎn)商于外部開發(fā)制造，然后向數(shù)據(jù)中心客戶提供這些電源單元。而數(shù)據(jù)中心則向客戶出租一部分云空間。現(xiàn)在您應(yīng)當(dāng)明白“為什么云被隔離了？”的真正含義。由于涉及到高電量和高壓，云在后臺(tái)運(yùn)行并且由隔離進(jìn)行防護(hù)。

如果您在尋求為云服務(wù)器等空間有限的高性能應(yīng)用提供魯棒隔離和增加的功率密度，不妨考慮TI的UCC21520等增強(qiáng)隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器。本系列的下一篇文章將討論例如太陽(yáng)能逆變器、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車與醫(yī)療設(shè)備等其他對(duì)高功率密度和魯棒隔離要求非常高的高性能應(yīng)用。

發(fā)現(xiàn)TI的柵極驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品組合與隔離解決方案。

其他資源：

• 下載應(yīng)用注解《UCC21520：快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的通用隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器》。
• 閱讀白皮書《高壓增強(qiáng)隔離：定義與測(cè)試方法》。

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審核編輯：符乾江