Infineon無(wú)芯變壓器先進(jìn)固態(tài)隔離器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，固態(tài)隔離器是實(shí)現(xiàn)電氣隔離和信號(hào)傳輸?shù)年P(guān)鍵組件。英飛凌（Infineon）推出的無(wú)芯變壓器先進(jìn)固態(tài)隔離器系列產(chǎn)品，如iSSI20R02H、iSSI20R03H、iSSI20R11H、iSSI30R11H和iSSI30R12H，憑借其獨(dú)特的技術(shù)和出色的性能，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。今天，我們就來(lái)深入探討一下這些產(chǎn)品的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)過程中的要點(diǎn)。

文件下載：Infineon Technologies 固態(tài)隔離器 (SSI).pdf

產(chǎn)品特性

核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

英飛凌的這些固態(tài)隔離器采用了無(wú)芯變壓器技術(shù)，這種技術(shù)使得隔離器在進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)無(wú)需隔離柵極偏置電源來(lái)驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O，大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，它與CoolMOS?、OptiMOS?和TRENCHSTOP? IGBT等功率晶體管完美匹配，為不同的功率應(yīng)用提供了靈活的選擇。

電氣性能出色

• 低功耗與寬輸入電壓范圍：產(chǎn)品具有低功耗的特點(diǎn)，輸入電壓范圍為2.6 V至3.5 V（內(nèi)部鉗位），能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 高輸出電壓與大電流能力：輸出電壓最高可達(dá)18 V，無(wú)需串聯(lián)或并聯(lián)配置即可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)變體的輸出峰值電流為185 μA，緩沖變體的輸出峰值電流可達(dá)400 mA，能夠滿足不同負(fù)載的需求。
• 快速關(guān)斷功能：具備快速關(guān)斷特性，可確保開關(guān)在安全工作區(qū)（SOA）內(nèi)運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性。

保護(hù)功能完善

• 溫度與電流傳感器保護(hù)：集成了溫度傳感器和電流傳感器保護(hù)輸入，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫度和電流變化。
• 故障鎖定功能：在發(fā)生過流或過溫等故障事件時(shí)，會(huì)觸發(fā)鎖定功能，保護(hù)系統(tǒng)免受進(jìn)一步損壞。
• 動(dòng)態(tài)米勒鉗位保護(hù)：有效防止功率開關(guān)在關(guān)斷狀態(tài)下因dv/dt引起的寄生導(dǎo)通，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

封裝與安全認(rèn)證

產(chǎn)品采用寬體封裝，具有高爬電距離和電氣間隙，計(jì)劃符合UL 1577和IEC 60747 - 17的強(qiáng)化隔離標(biāo)準(zhǔn)，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了保障。

潛在應(yīng)用

固態(tài)繼電器應(yīng)用

在固態(tài)繼電器的AC和DC應(yīng)用中，這些隔離器能夠提供可靠的電氣隔離和信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的精確控制。同時(shí)，它們還可以替代機(jī)電繼電器，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性。

工業(yè)自動(dòng)化與控制

在可編程邏輯控制、工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中，隔離器能夠有效隔離不同電路之間的干擾，確保信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸。例如，在智能建筑和家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中，如恒溫器、照明和加熱控制等應(yīng)用中，它們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備的穩(wěn)定控制。

儀器儀表設(shè)備

在儀器儀表設(shè)備中，隔離器可以提供高精度的信號(hào)隔離和傳輸，減少外界干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高設(shè)備的測(cè)量精度和可靠性。

產(chǎn)品詳細(xì)信息

產(chǎn)品型號(hào)與特性對(duì)比

引腳配置與功能

不同型號(hào)的隔離器引腳配置有所不同，但總體上都包含了電源、輸入、輸出、保護(hù)等引腳。例如，VCC1為輸入側(cè)電源引腳，IN為邏輯輸入引腳，OUT為柵極驅(qū)動(dòng)輸出引腳等。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求正確連接這些引腳，并注意引腳的參考地（GND1和GND2）。

電氣特性與參數(shù)

產(chǎn)品的電氣特性涵蓋了絕對(duì)最大額定值、工作參數(shù)和電氣特性等方面。例如，輸入到輸出的偏移電壓最大為±1200 V，輸入電源電壓范圍為 - 10 V至4.25 V等。在設(shè)計(jì)過程中，必須確保系統(tǒng)的工作參數(shù)在這些額定值范圍內(nèi)，以避免損壞隔離器。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)與應(yīng)用注意事項(xiàng)

電源適配

該系列產(chǎn)品最佳工作電壓為3.3 V，可直接由微控制器供電。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的電源供應(yīng)方式。例如，當(dāng)使用邏輯IC提供5 V控制信號(hào)時(shí)，可直接與3.3 V供電的隔離器接口，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。同時(shí)，在使用電流限制電阻時(shí)，需要考慮電源電壓的波動(dòng)和電阻的功率損耗，必要時(shí)可使用DC/DC轉(zhuǎn)換器來(lái)提供穩(wěn)定的3.3 V電源。

傳感器信號(hào)接地

電流傳感器和溫度傳感器的信號(hào)必須參考同一個(gè)接地。在AC開關(guān)配置中，建議將分流電阻的一個(gè)端子作為傳感器信號(hào)的參考地，以減少信號(hào)失真和濾波需求。同時(shí)，要注意溫度傳感器的連接方式，避免多個(gè)MOSFET的溫度傳感器同時(shí)連接。

快速開啟功能的應(yīng)用

iSSI20R11H和iSSI30R1xH型號(hào)具備快速開啟功能，可用于高電流、高電壓固態(tài)繼電器。在使用該功能時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景計(jì)算緩沖電容的大小，以確保能夠提供足夠的電流來(lái)快速充電柵極電容。

過流保護(hù)的設(shè)計(jì)

過流保護(hù)功能可快速響應(yīng)檢測(cè)到的過流情況。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的負(fù)載電流和測(cè)試要求，合理選擇分流電阻的阻值，以確保在正常工作時(shí)保護(hù)功能不會(huì)誤觸發(fā)，而在過流時(shí)能夠及時(shí)動(dòng)作。

動(dòng)態(tài)米勒鉗位的使用

通過在輸入端子MC或MC2與開關(guān)晶體管的漏極之間連接電容，可以激活動(dòng)態(tài)米勒鉗位功能。在選擇耦合電容時(shí)，需要考慮應(yīng)用中出現(xiàn)的最快dv/dt速率，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的鉗位元件，以確保在高dv/dt事件發(fā)生時(shí)能夠有效防止開關(guān)晶體管的寄生導(dǎo)通。

電感能量鉗位

當(dāng)固態(tài)繼電器與具有電感部分的負(fù)載一起使用時(shí)，需要使用鉗位元件來(lái)限制開關(guān)晶體管的漏源電壓。常見的鉗位元件包括TVS二極管、壓敏電阻、緩沖器等，需要根據(jù)具體的應(yīng)用范圍選擇合適的元件和參數(shù)。

總結(jié)

英飛凌的無(wú)芯變壓器先進(jìn)固態(tài)隔離器系列產(chǎn)品憑借其獨(dú)特的技術(shù)、出色的性能和完善的保護(hù)功能，為電子工程師在固態(tài)繼電器、工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們需要充分了解產(chǎn)品的特性和參數(shù)，根據(jù)具體的應(yīng)用需求合理選擇型號(hào)，并注意電源適配、傳感器信號(hào)接地、保護(hù)功能的設(shè)計(jì)等要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用這些隔離器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。