【導讀】除了防止電擊之外，DC/DC轉換器的隔離具有許多不同的用途。本文介紹了各種等級的隔離以及在常見的低功耗DC/DC轉換器中的應用。

盡管輸入輸出沒有隔離的DC/DC轉換器仍可使用，但許多使用內部變壓器將輸入和輸出隔離
，這讓DC/DCzhuanhuanqiyouduozhongyongtuhegongneng。shuruheshuchufudikeyiduankaijiedihuiluyijianshaodianqixitongzhongdezaosheng
，bingkeyiziyouxuanzeshuchujixing
，yincigelipingzhangnengxingchengzhongyaodeanquanjizhiyifangzhidianjihejianshaoguzhangzaochengdeqitaweihai。 

由於輸出與輸入隔離，因此輸入或輸出端的“零”參考電壓的選擇也是任意的。例如，具有5V輸出的隔離式DC/DC可用於改變電壓和極性（例如，-48V輸入有+5V輸出）
，可升高現有的電壓（例如，從+15V電源產生+20V）或從單電源轉成雙輸出（例如從+5V轉成±5V）。圖1顯示這些轉換功能。 

圖1：不同的隔離式DC/DC轉換器的使用方式

隔離等級取決於隔離屏障的絕緣強度。對於DC/DC轉換器，最常用的類型如下：

●    功能 - 輸出是隔離的，但沒有電擊的保護

●    基本- 隻要屏障完好無損，就能提供電擊保護

●    輔助 - 再增加一層屏障作為備用保護

●    增強- 相當於兩層基本絕緣的一層屏障

那麼要如何將這些類型應用至實際的變壓器呢？ 

功能隔離

以功能隔離來說

，變壓器初級和次級繞組通常直接纏繞在一起，絕緣的性能取決於線包漆的厚度（圖2）。這個方法的優點是可以生產低成本和小尺寸的變壓器，可以承受高達4kV的DC隔離電壓測試，但是持續時間有限並且不能重複測試。 

圖2：具有功能隔離的環形鐵芯變壓器

功(gong)能(neng)隔(ge)離(li)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)常(chang)見(jian)應(ying)用(yong)於(yu)非(fei)隔(ge)離(li)關(guan)鍵(jian)係(xi)統(tong)
，隔(ge)離(li)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)斷(duan)開(kai)接(jie)地(di)回(hui)路(lu)
，阻(zu)止(zhi)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)路(lu)徑(jing)或(huo)為(wei)功(gong)能(neng)性(xing)接(jie)地(di)提(ti)供(gong)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)。在(zai)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)，隔(ge)離(li)失(shi)效(xiao)時(shi)不(bu)會(hui)對(dui)設(she)備(bei)造(zao)成(cheng)傷(shang)害(hai)或(huo)嚴(yan)重(zhong)損(sun)壞(huai)
，但(dan)可(ke)能(neng)會(hui)讓(rang)電(dian)路(lu)停(ting)止(zhi)運(yun)作(zuo)。隔(ge)離(li)提(ti)供(gong)了(le)額(e)外(wai)的(de)防(fang)幹(gan)擾(rao)安(an)全(quan)措(cuo)施(shi)及(ji)提(ti)高(gao)了(le)可(ke)靠(kao)性(xing)，但(dan)這(zhe)些(xie)與(yu)安(an)全(quan)無(wu)關(guan)。 

CAN總線數據通信係統是一個很好的例子。CAN總(zong)線(xian)規(gui)範(fan)中(zhong)沒(mei)有(you)規(gui)定(ding)必(bi)須(xu)隔(ge)離(li)
，但(dan)實(shi)際(ji)上(shang)隔(ge)離(li)接(jie)口(kou)可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)許(xu)多(duo)潛(qian)在(zai)的(de)誤(wu)差(cha)或(huo)對(dui)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)幹(gan)擾(rao)。由(you)於(yu)總(zong)線(xian)的(de)兩(liang)端(duan)都(dou)是(shi)隔(ge)離(li)的(de)，因(yin)此(ci)信(xin)號(hao)發(fa)送(song)器(qi)和(he)接(jie)收(shou)器(qi)可(ke)以(yi)任(ren)意(yi)地(di)放(fang)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)接(jie)地(di)電(dian)位(wei)。差(cha)分(fen)總(zong)線(xian)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)會(hui)忽(hu)略(lve)任(ren)何(he)電(dian)氣(qi)幹(gan)擾(rao)，沒(mei)有(you)外(wai)部(bu)磁(ci)場(chang)引(yin)起(qi)總(zong)線(xian)電(dian)流(liu)的(de)危(wei)險(xian)。這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)隔(ge)離(li)式(shi)CAN總線係統經常用於重工業自動化工廠和生產流程。圖3是RECOM SMD DC/DC轉換器來提供隔離總線電源的評估板[1]。 

圖3：隔離式CAN總線評估板

基本隔離

基(ji)本(ben)隔(ge)離(li)等(deng)級(ji)要(yao)求(qiu)初(chu)級(ji)或(huo)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)要(yao)有(you)絕(jue)緣(yuan)保(bao)護(hu)，額(e)定(ding)值(zhi)為(wei)係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)。由(you)於(yu)，絕(jue)緣(yuan)漆(qi)包(bao)線(xian)有(you)針(zhen)孔(kong)，因(yin)此(ci)，僅(jin)用(yong)漆(qi)包(bao)線(xian)來(lai)達(da)到(dao)基(ji)本(ben)隔(ge)離(li)等(deng)級(ji)是(shi)不(bu)夠(gou)的(de)。基(ji)本(ben)絕(jue)緣(yuan)等(deng)級(ji)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)繞(rao)組(zu)不(bu)是(shi)直(zhi)接(jie)相(xiang)互(hu)纏(chan)繞(rao)，而(er)是(shi)以(yi)最(zui)小(xiao)距(ju)離(li)或(huo)物(wu)理(li)屏(ping)障(zhang)分(fen)開(kai)，例(li)如(ru)符(fu)合(he)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)的(de)絕(jue)緣(yuan)膠(jiao)帶(dai)（圖4）。 

此方法也可用在尺寸較大的變壓器
，因為有足夠的空間在繞組之間添加膠帶。 

圖4：基本隔離線軸型變壓器

以緊湊型DC/DC轉換器來說，必須找到適合的基本隔離方法同時不會使變壓器變得太大。圖5是一個使用隔離擋牆來物理分隔繞組的變壓器。此外
，鐵氧體磁環有塑料塗層，因此也與繞組分隔。RECOM的RxxPxx和RxxP2xx係列采用這種結構並使用SIP8封裝（19.5 x 12.5 x 9.8mm）
，生產測試結果最高可達6.4kVDC。 

圖5：用隔離擋牆物理分隔的變壓器

還有另一種製造基本絕緣變壓器的方法
，即密封磁芯。這種構造中的磁芯和一個繞組（通常是初級繞組）充滿環氧樹脂的塑料模中。安裝好蓋子之後
，次級繞組通過中間的孔纏繞在整個結構上（圖6）。絕jue緣yuan性xing能neng並bing非fei來lai自zi於yu變bian壓ya器qi的de線xian包bao漆qi
，而er是shi來lai自zi於yu塑su料liao模mo和he環huan氧yang樹shu脂zhi。生sheng產chan過guo程cheng要yao確que保bao環huan氧yang樹shu脂zhi和he蓋gai子zi的de質zhi量liang和he厚hou度du滿man足zu指zhi定ding係xi統tong電dian壓ya下xia最zui低di基ji本ben絕jue緣yuan的de要yao求qiu。 

圖6：灌封磁芯變壓器結構

RECOM的RP-xxxx係列采用這種結構並使在SIP7封裝（19.6 x 10.2 x 7mm）中提供額定值5.2kVDC隔離測試電壓。雖然製造過程比較複雜，但這種“封裝式核心”讓變壓器變得非常緊湊，且穩定的可靠絕緣性能不會隨著時間而惡化。因此RP係列成為RECOM產品中最可靠的高隔離型DC/DC轉換器，適用於軍用飛機或高壓測試設備等多種不同要求的應用。 

增強隔離

通過加強隔離，輸入和輸出繞組以較大的距離或至少由兩個物理屏障分開，每個屏障等同於一層基本隔離等級（圖7）。 

圖7：帶有基本和輔助絕緣層的增強型變壓器結構示例（如圖中粗黑線所示）

然而
，多層絕緣會增加變壓器體積，限製了小型化的可能性。解決這個問題的一種方法是使用三層絕緣（TIW）變壓器線

，因為這些線能夠提供加強絕緣。RECOM使用了這種線並成功設計出REM1係列DC/DC轉換器

，轉換器采用SIP 7封裝
，同時通過醫療認證符合IEC/EN/UL 60601-1安全標準
，滿足每分鍾4 kVAC隔離、2 x MOPP和250 VAC工作電壓隔離的要求。 

圖8：RECOM SIP 7封裝醫療級REM1 DC/DC轉換器

文獻 1. www.recom-power.com 

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻
、圖片、文字如涉及作品版權問題
，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

適用於鐵路環境的低功率DC/DC轉換器

插電式混合動力汽車熱管理係統

對超寬輸入範圍DC/DC轉換器的需求

ADALM2000實驗：CMOS放大器級

如何輕鬆選擇合適的頻率產生器件