節(jié)能是實現碳達峰、碳中和目標的關鍵支撐。能源消耗，特別是化石能源消耗是我國二氧化碳排放最主要的來源。如期實現碳達峰、碳中和，需要充分發(fā)揮新能源技術中的光伏發(fā)電、風能發(fā)電優(yōu)勢，充分開發(fā)太陽能逆變器、電動汽車逆變器、工業(yè)電機驅動器等的新工藝技術，推動能源清潔低碳安全高效利用。我國正在大力推進3060目標，如何廣泛推廣應用于通信、工業(yè)和汽車的高能效的大功率電源方案是電源行業(yè)繞不開的問題，其中由于電氣隔離關系到系統(tǒng)和人身的安全，也成為非常重要的一環(huán)。

為了助力中國低碳安全穩(wěn)定發(fā)展，同時也為業(yè)界提供更多高效、簡單、可靠的電源選擇，MPS于近日召開中國媒體線上發(fā)布會，MPS DC-DC產品線業(yè)務拓展經理殷亮詳細介紹了MPS一系列針對大功率應用的隔離電源產品的市場優(yōu)勢及其最新的技術進展。

MPS隔離產品為何選擇高壓電容隔離路線？

首先我們談談為什么需要電氣隔離，在電子電路中進行隔離的作用是為了保障人員和設備的安全，提高電路的抗干擾能力，以及進行電平轉換。而現行的隔離技術有三種。常見的是光耦隔離技術。光耦隔離技術，理論上是從電到光，再從光到電的轉換，它有一個發(fā)光二極管跟光敏晶體管來實現電光電的轉換。但是它的缺陷在于壽命比較短。另外，它的供電電流偏大，封裝體積較大，數據傳輸有延遲，而且它對外部的共模干擾非常敏感，通常低于20kV/us。另兩個隔離技術是磁隔離技術和電容隔離技術。它們是基于硅晶圓開發(fā)的路線，所以極大地增加了使用壽命，而且它們的供電電流相對LED發(fā)光的電流要小很多，通常只有光耦隔離的1/10，尺寸也可以做得更小，數據傳輸速率達到100Mbps以上。另外，它們對外部的共?？垢蓴_能力極好，具有大于100kV/us的共?？垢蓴_能力，傳輸延遲也只是光耦隔離的1/10，通常是50ns左右。

雖然磁隔離技術和電容隔離技術都是基于硅產品本身的技術，但兩者之間有一些區(qū)別。比如磁隔離技術是基于微型變壓器，就像通常的變壓器一樣，它對外部會有EMI的干擾。因為它本身是磁場的傳輸，所以對磁場抗擾度也比較低。相對來說，高壓電容隔離技術是基于高頻信號耦合到載波信號然后傳遞過結緣介質的傳輸機制，所以它的EMI特性較好。因為它不通過磁場傳輸，所以它的抗噪聲干擾度也較好?；谝陨蠀祪?yōu)勢，MPS選擇高壓電容隔離路線，其隔離產品也是基于這個路線開發(fā)的。

MPS一直專注于隔離產品的研發(fā)。早在2008年MPS便成立了AC/DC產品線，在2011年發(fā)布第一款應用在汽車上的降壓變換器，從2018年開始開發(fā)隔離電源模塊產品，在2021年完成汽車級產品ISO26262工藝認證。殷亮表示，從工業(yè)領域到汽車領域，MPS針對隔離產品的開發(fā)已有十幾年的歷史。所以憑借著非常豐富的開發(fā)經驗，MPS能夠快速地迭代后期的產品，加快客戶相應產品的開發(fā)流程，縮短其上市時間。

MPS隔離電源產品助力中國實現“碳達峰”“碳中和”

服務器、通信、太陽能逆變器、風能傳輸、不間斷電源、可編程邏輯控制器、戶外大電流的LED照明相關的控制系統(tǒng)，還有工業(yè)上用的伺服電機，包括變頻器驅動、充電電動汽車市場用的包括逆變器、充電器和高壓直流變換，所有的這些應用都有隔離的需求，MPS針對這些應用開發(fā)了驅動隔離、信號隔離和電源隔離三大類產品。

MPS的隔離產品包括隔離柵極驅動器、變壓器驅動器、隔離電源模塊、數字隔離產品和隔離放大器，所有產品均支持多種隔離要求以實現系統(tǒng)的最高安全等級。MPS的變壓器驅動器開關頻率高達10MHz，是市面上其他競爭對手的10倍。開關頻率的增加同時可以極大地減小變壓器的尺寸，支持產品實現最小方案尺寸。并且，MPS所有隔離產品均支持不同的安全規(guī)范，包括UL1577、VDE V 0884-11和IEC62368-1。

隔離柵極驅動器：隔離雙路柵極驅動器MP(Q)18831/51/71是MPS隔離柵極驅動器的拳頭產品系列。其中，MPQ系列是車規(guī)等級產品。針對MOSFET、IGBT、SIC和GaN等不同器件，系統(tǒng)對開關頻率、軌電壓、功率范圍、驅動電壓、欠壓鎖定的要求也不同，MPS針對雙路輸入半橋、雙路獨立驅動和PWM輸入半橋，分別開發(fā)了三個型號的產品，保證產品可以覆蓋客戶所需的不同拓撲結構。因為不同的封裝會對隔離等級有一定影響，MPS提供三種封裝SOIC-16 NB、SOIC-16 WB和 5mmX5mm的LGA-13，方便工程師在設計時靈活選擇。

針對輸出的驅動電流能力，MP非車規(guī)系列產品具有高達4A的拉/灌峰值電流能力，而MPQ車規(guī)系列產品，拉峰值輸出電流能力可以達到8A。利用MPS專有的高壓容性隔離技術，MP(Q)18831/51/71能夠實現高達5KV的隔離電壓，額定值大于 100KV/us的共模瞬態(tài)抗擾度，30V輸出端供電和低至50ns器件傳輸延時等關鍵指標，兼容TTL和CMOS輸入，可應用于太陽能逆變器、DC/AC逆變器、離線隔離AC/DC變換器、半/全橋變換器、IGBT/SiC/MOSFET偏置電源。

數字隔離器：不同于市面上主流產品的4-6個通道的選型，MPS超低功耗數字隔離器MP(Q)276xx系列產品提供2-6通道的選型，可兼容3.3V或5V兩種不同的邏輯電平信號，能夠傳遞高達150Mbps每秒數據傳輸率，能夠適配各種不同的總線要求和IO信號傳輸需求。同時具有大于100kV/μs的共?？垢蓴_能力和高達150Mbps的數據傳輸速率，可支持5kVRMS的隔離電壓，采用SOICW-16寬體封裝，可應用于電表、隔離式ADC/DAC、電機控制、工業(yè)自動化、SPI隔離等。

與MPQ276xx系列搭配使用的是隔離電源模塊MIDxxW0505A系列。這個x代表不同的功率等級，0505代表5V轉5V。通常來說IO口的5V轉5V或者3.3V轉3.3V也能兼容。殷亮介紹說，如果工程師在設計過程中，需要一個單獨的隔離供電給到另外的IO口，不光是數字信號，可能還有其他的一些總線協(xié)議、收發(fā)器里面可能需要這種單獨的5V轉5V的電源轉換，這時就可以使用MPQ276xx系列產品。

除此之外，MPS還推出了將MP276xx系列與MIDxW0505A系列兩者整合到一個封裝尺寸里的MPQ278xx系列。通過把276xx系列升級成278xx系列，將外部隔離電源完全的集成在同一個封裝內，不再需要一個外部單獨的變壓器，這樣可以大幅節(jié)省PCB空間、成本和開發(fā)周期。而且集成1W的隔離電源對于多通道數字信號隔離供電完全足夠。此系列產品組合適用于電池管理系統(tǒng)、電動汽車充電樁、工業(yè)通訊系統(tǒng)、工業(yè)自動化/可編程邏輯控制器。

變壓器驅動&隔離電源模塊：MPQ18913-AEC，是一個能夠適配5V到30V的輸入電壓的用于隔離偏置供電的LLC驅動器。它的優(yōu)勢在于能夠實現拓撲上的軟開關，能夠極大的減少變壓器的體積，也能夠進行外部時鐘同步，或者有可選功能（自動識別諧振頻率），能夠方便客戶做不同的板級設計。可配置頻率范圍是500kHz-10MHz，支持功率高達6W，采用的封裝形式是QFN-10，而尺寸只有2mmX2.5mm。

針對產品本身，MPS對應開發(fā)了隔離電源模塊MIDxW2424系列產品。如果工程師想做精簡化的板級設計，可以選擇這個模塊產品。輸入電壓范圍是24V±10%，輸出功率1W、3W、6W可選，支持空載工作，整體轉換效率接近90%。

MPS 大功率解決方案：基于上述產品的整合，MPS針對3KW功率級別推出了一整套電源轉換方案。其輸入電壓范圍為95V至265Vac，輸出電壓為48V，包括圖騰柱PFC和LLC兩級電路，采用MPS的隔離型門極驅動MP188xx、PFC/LLC控制器MPF320x0、集成電源型數字隔離器MPQ27800和隔離電流傳感器MCS180x等最新產品。該方案可功率密度可達到2.14W/cm3，整體轉換效率可達到96%。

截止到2020年，中國占據全球純電動汽車和插電混合電動汽車銷售數量的近一半，占據全球電動汽車搭配的公共充電樁的安裝數量的一半以上，可以說，中國已經在全球電源市場中居于一個非常重要的位置，各種各樣的創(chuàng)新技術也在蓬勃發(fā)展。未來MPS將會對扎根中國市場的客戶提供更多技術支持，開發(fā)更多隔離電源產品，助推“雙碳目標”達成，為中國綠色低碳發(fā)展貢獻力量。