作者：Nagarajan Sridhar

在當今計算機時代，對信息傳輸和檢索的需求無處不在。無論是在雜貨店排隊結賬或是等待火車時，我們都使用智能手機瀏覽我們的社交媒體賬號、發送短信或郵件。但是您是否想過這些信息從何而來？答案是云，實現全球實時連接的主力軍。云需要隔離是因為像音樂播放單和視頻數據，信息的檢索和儲存過程是在后臺進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據中心。光纖、同軸電纜或無線通信基站和數據中心進行信息雙向傳輸。

現在，讓我們一層一層詳細分析云，看一下云內部是什么。第一層是供電單元，通常稱為電源。為什么電源如此重要？因為所有的信息都存儲在被稱為云服務器的服務器中，而服務器需要電來存儲和為客戶檢索信息。供電單元的功率范圍在幾百至幾千瓦之間。服務器獨立于電網運行，其交流電壓范圍為幾百至幾千伏，因此被認定為高壓單元。

因為供電單元的高壓和高電量，因此確保人員安全是不容忽視的。服務器系統有用于電壓調節、通信和人機接口（HMI）的控制器等低壓單元。在云操作中，人員通過HMI與服務器進行交互。任何故障和從高壓單元的向HMI的漏電都會對人員造成致命傷害，還會損壞所有電壓元件。那應如何保護人員和低壓單元不受此類故障的影響呢？

答案是隔離。半導體集成電路隔離設備使數據和電力在高壓和低壓單元之間順利傳輸，同時防止雷擊等危險性直流或來自電網的不受控制的瞬態電流。

但是，人們需要更多的信息。從在機場或餐廳等擁擠的地方觀看視頻到聽最喜歡的音樂，人們對信息的需求只增不減。不僅如此，人們還希望能即時獲取信息。隨著數據需求的不斷增長，云變得越來越大，因此電力輸送系統的電量供應需求也與日俱增。但是云的存儲容量是有限的。而擴大容量非常昂貴且非常不經濟。

有兩種方案可以同時解決安全要求和增長的信息需求：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的組成部分，通過將高速柵極驅動器等關鍵電源元件與隔離器集成在一起，可以節省電源主板空間。這就是隔離式柵極驅動器。

電源單元中采用UCC21520這類驅動器可以幫助服務供應商提高數據中心和基站的性能，在相同物理空間的條件下獲得越來越高的處理能力。電源通常由生產商于外部開發制造，然后向數據中心客戶提供這些電源單元。而數據中心則向客戶出租一部分云空間。現在您應當明白“為什么云被隔離了？”的真正含義。由于涉及到高電量和高壓，云在后臺運行并且由隔離進行防護。

如果您在尋求為云服務器等空間有限的高性能應用提供魯棒隔離和增加的功率密度，不妨考慮TI的UCC21520等增強隔離式柵極驅動器。本系列的下一篇文章將討論例如太陽能逆變器、電動汽車、混合動力汽車與醫療設備等其他對高功率密度和魯棒隔離要求非常高的高性能應用。

發現TI的柵極驅動器產品組合與隔離解決方案。

其他資源：

• 下載應用注解《UCC21520：快速動態響應的通用隔離式柵極驅動器》。
• 閱讀白皮書《高壓增強隔離：定義與測試方法》。

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審核編輯：符乾江