不管是在工廠自動化場景、樓宇自動化場景、消費電子場景、車用場景或是醫療設備場景，器件想要在任何場合穩定運行都少不了隔離。而且這些場景中都有不少新的隔離挑戰出現。

在汽車應用里，需要通過隔離來實現敏感電子元器件與快速瞬變高壓組件之間的安全通信的需求愈發明顯，在工業系統中，對高壓浪涌、大接地電位差、高側組件通信以及共模瞬態數據的保護也愈發迫切，器件隔離的需求與挑戰都迫在眉睫。

比較器加隔離，增強檢測功能

在高壓類應用或者安全關鍵型應用中，一個出色的隔離技術融合可以帶來器件超高的工作電壓以及可靠性，同時也會顧及到盡可能小的尺寸以及盡可能低的成本。對于大功率工業系統（如電機驅動器和光伏逆變器）以及汽車系統（包括電動汽車充電器、牽引逆變器、車載充電器和直流/直流轉換器）而言，故障檢測機制必不可少。

故障檢測通過電流、電壓和溫度測量來診斷系統內的任何交流電力線波動、機械或電氣過載。隨著提高系統彈性和采用更快的開關晶體管（如 SiC 和 GaN）的需求激增，對準確和快速故障檢測的需求變得更加重要。

標準的比較器結合穩健的電隔離屏障，可以實現隔離式的雙向過流、過壓以及過熱檢測，給高壓系統提供有效的容錯，縮小設計裕度，降低無源器件的要求。 我們以TI的AMC23C12為例，作為近期推出的超小型隔離比較器，其響應時間超快（＜400ns），可高效保護電源轉換系統中的碳化硅和氮化鎵晶體管。具有可調跳變閾值和低于3%的精度（在最惡劣情況下），可滿足日益增長的過流、過壓、過熱、欠壓和欠流檢測需求。

（隔離比較器，TI）

小尺寸是這類添加隔離的比較器都很關注的點，因為增添了隔離的器件尺寸不可避免地會增加。可以在封裝中集成了用于為高側供電的寬輸入范圍低壓降穩壓器、精密基準等，這種設計與分立式部署相比，印刷電路板面積和組件數量可以大幅減少。

在IC尺寸封裝中實現隔離電源傳輸

對于電源設計人員而言，需要用越來越小的尺寸提供更多功率，這將繼續成為電源領域的主要趨勢。但隨著系統變得越來越小，這也造成了更多隔離和 EMI 設計挑戰。集成變壓器技術于2020年首次推出，該技術的推出縮小了隔離式電源傳輸，使其可納入IC尺寸的封裝中，實現了高密度隔離式直流/直流電源轉換，同時可保持低EMI和高可靠性。作為TI專有的技術，集成變壓器具有極低的初級到次級電容，并針對EMI性能進行了優化。

汽車應用中半分布式和分布式偏置電源架構是一大行業趨勢，現在這種集成變壓器的隔離式直流/直流偏置電源模塊開始支持這種行業大趨勢。從性能來看，隔離式電源傳輸集成閉環控制在正常溫度范圍內可實現雙輸出，精度在±1.0%，結合使用3.5pF的初級到次級電容，可降低高速開關產生的EMI，很輕松地實現超過150V/ns的共模瞬態抗擾度(CMTI)性能。

（UCC14240-Q1，TI）

在需要隔離的工業應用中，例如我們上面所說的工業運輸、電網基礎設施、醫療設備、工廠自動化、樓宇自動化和電機驅動與控制，這種隔離技術的引入，工程師可將電源解決方案尺寸縮小高達80%并盡量提高功率密度。

小結

隔離設計一直是半導體器件設計中舉足輕重的一環，尤其是在電源管理相關設計中，隔離是在實現信號或電源交換的同時用于提供保護功能的屏障，對于高壓系統的安全可靠運行至關重要。電源管理的集成度越來越高，需要實現的隔離、保護功能也越來越多，可以說出色的隔離技術應用已經成為電源管理相當重要的好壞因素。