接力创新，TI隔离器件赋能电源行业新发展

隔离可以定义为断路以及从初级侧和次级侧接地。在需确保系统运行稳健可靠的工厂自动化、楼宇自动化、个人电子产品、汽车、智能电网、医疗设备等场合都需要隔离。在谈及隔离技术的重要性时，德州仪器(TI)电源开关、接口和照明部门副总裁兼总经理Troy Coleman先生解释说:“隔离之所以重要，是因为高压环境很关键。高压环境之所以很关键，是因为我们想要更加经济高效地输电。而高压输电就是最好的方法。所以我们的电网是高压电网。只要存在高电压，只要人们的生活离不开高电压，半导体隔离技术就会越来越重要。”

近日，TI召开新品发布会正式推出包括TPSI2140-Q1和TPSI3050-Q1固态继电器，AMC23C12隔离式比较器，UCC12050和UCC14240-Q1隔离式直流/直流电源在内的新隔离产品系列。

TI一直深耕隔离领域的创新。从2006年推出业内首款SiO2电容隔离器ISO721D，到发布和认证多千伏级产品，进行几百万小时的可靠性测试和投资开发300mm制造领域的隔离技术、高压系统的隔离技术，再到增加数字隔离器、隔离式ADC、隔离式放大器等产品线，TI不断以更创新、更经济的方式应对隔离挑战。TI预测，隔离是从现在起的10年内整个行业将出现的五大趋势之一，五大趋势包括隔离、低EMI、功率密度、低静态电流、低噪声和高精度。

Troy Coleman进一步介绍说：“TI的竞争优势，一是制造流程和技术优势，包括降低成本和增强对供应链的控制。我们投资实现了内部制造，这是因为我们认为上述优势具有重要战略意义。二是我们具有品类丰富的产品系列，这让我们能够接触更多客户，因为客户在设计系统时，很可能会访问 TI.com，这样我们就有机会向设计应用的每个客户销售更多芯片。”

符合汽车级标准的隔离驱动器和开关——TPSI3050-Q1和TPSI2140-Q1

机电继电器(EMR)具有容易磨损、具有温度依赖性、体积大且价格不菲等缺点，所以TI开发出固态继电器取代机电继电器，这也是其助力推动电源发展趋势和安全可靠地生产更多电动汽车的技术之一。此次推出的面向汽车应用的TPSI3050-Q1和TPSI2140-Q1就是完全集成电源和信号隔离功能的固态继电器。利用TI的独特方法，可以使器件在一个芯片上穿过单一隔离栅传输功率和信号，在几微秒内通过单个隔离栅连接或断开负载（同类解决方案和分立式实现则需要数毫秒），有助于在工业和汽车系统中实现多千伏级隔离。

如果电源设计师想要在电动汽车(EV)电池管理系统等隔离高压环境中实现更高的可靠性，那么通常需要增加组件，但这样会导致车辆的尺寸、重量和成本增加。新器件不仅将电源和信号传输集成到了单一芯片，还提供额外的功能和灵活性，使设计人员能从设计中至少省去三个元件。与现今市场中的机电继电器和固态光继电器解决方案相比，该解决方案的尺寸至多可减少90%，成本最多可减少50%。这也能够进一步降低整个系统的成本，因而非常受上游厂家的欢迎。

与长期使用易出故障的机电继电器解决方案相比，具有集成式10V栅极电源的汽车类增强型隔离式开关驱动器TPSI3050-Q1的工作寿命可增加10倍，提供的增强型隔离高达5 kV RMS。而1400V、50mA隔离式开关TPSI2140-Q1可以提供高达3.75kV的基础型隔离，有助于更快地检测高压电池管理系统的故障并提升安全性，与光继电器相比具有更高的可靠性。目前，预量产的TPSI3050-Q1和TPSI2140-Q1已在TI.com/SSR上发售，且仅面向电动汽车领域，此后将提供适用于工业特定系统的其他解决方案。

业内首款增强型隔离式比较器AMC23C12

对于大功率工业系统，例如电机驱动器和光伏逆变器，以及电动汽车充电器、牵引逆变器、车载充电器和直流/直流转换器等汽车系统，故障检测机制必不可少。故障检测通过电流、电压和温度测量来诊断系统内的任何交流电力线波动、机械或电气过载。在提高系统弹性和采用开关更快的晶体管（例如SiC和GaN）的要求下，人们对准确快速的故障检测的需求也越来越迫切。为解决此问题，TI推出增强型隔离式比较器AMC23C12。

AMC23C12是业内超小型的解决方案，可实现隔离式双向过流、过压和过热检测，有助于快速检测各种故障事件，帮助设计人员开发具有更高容错能力的高压系统。该器件还结合了标准比较器功能与稳健的电隔离栅，可缩小整个系统尺寸并降低成本。

与分立式方案相比，集成一个宽输入范围低压降稳压器、一个窗口比较器和一个精密电压基准的解决方案将使尺寸缩小50%以上，并有效地提供兼具标准比较器和数字隔离器的解决方案，支持工程师实现更具成本效益且更加小巧的解决方案尺寸。

此外，该器件具有小于400 ns的响应速度，能够提供超快过流和过压检测，高效保护电源转换系统中的SiC和GaN晶体管。并且可以通过单个外部电阻器实现可调跳变阈值，促进不同设计重复使用。即使在最恶劣的情况下误差精度也可以低于3%，有助于工程师减少设计裕度，支持更小尺寸的无源器件。目前，AMC23C12也处于预量产阶段，并在TI.com上开放订购。

隔离式直流转换器UCC12050和UCC14240-Q1

随着全世界的汽车和工业系统变得越来越小，其中的各种组件也必须缩减尺寸和间距，这也造成了更多隔离设计挑战。TI于2020年首次开发出突破性的系统专有的集成变压器技术，不仅缩小了隔离式电源传输，使其可纳入IC尺寸的封装中，还可以实现高密度隔离式直流/直流电源转换，同时可保持低EMI和高可靠性。

隔离式直流/直流转换器UCC12050是首款使用TI的集成变压器技术开发的器件，适用于工业运输、电网基础设施和医疗设备。可帮助工程师提高功率密度，使现有解决方案体积最多减少80%。此外，UCC12050的效率为50%，是TI同尺寸同类器件的两倍，并且功率密度是同类隔离电源模块的两倍。它采用新型架构，功率约0.5W，并且可靠性更高、BOM更小，并简化了电路板布局布线。

而此次全新发布的1.5W、24V VIN 高效隔离式直流/直流偏置电源模块UCC14240-Q1，也利用了TI专有集成变压器技术。UCC14240-Q1结合使用3.5pF的初级到次级电容，可降低高速开关产生的EMI，并轻松实现超过150V/ns的共模瞬态抗扰度(CMTI)性能，并且采用集成闭环控制，在-40°C至150°C内可实现±1.0%的精度。完全集成了故障监控、过流保护、过功率保护和过热保护。电源设计工程师可通过多种方式使用 UCC12050 和 UCC14240-Q1，应用范围包括车载充电器、直流/直流转换器等应用，以及电机驱动器、电网并网逆变器等工业应用。目前在TI.com上已开放订购。

无论是电动汽车、个人电子产品，还是太阳能等常见的应用系统，TI都在努力开发适用于其的新隔离产品，希望能以更加可靠、更具成本效益、更小尺寸的解决方案和更加紧凑的功能解决历史问题，赋能行业新发展。