1.前言

什么是隔離：隔離就是可在傳輸所需信號和/或電源的同時阻止系統(tǒng)不同部分之間不需要的直流和交流電流。

設計人員將在許多應用中應用隔離來為電源或電機驅動電路中的高側柵極驅動器供電、保護高壓系統(tǒng)中的低壓電路（例如電動汽車系統(tǒng)中的處理器）、不同電壓電位系統(tǒng)之間的分離通信，或防止高壓設備的最終用戶受到電擊。存在許多不同級別的隔離，包括功能隔離、基本隔離、雙重隔離和增強隔離。

2.四種隔離的介紹

功能隔離，顧名思義，只是提供了一個功能。它將信號或電源從處于一個電壓電位的系統(tǒng)傳遞到另一個系統(tǒng)和不同電壓。它不能防止電擊。

下一步是基本隔離。它是功能隔離，但增加了電擊保護。I 類設備使用功能隔離和接地連接來保護用戶。圖 1 顯示了典型的 I 類設備。

圖 1：典型的 I 類設備

雙重隔離采用具有基本隔離（防電擊的基本級別）的系統(tǒng)，并在電氣部件和最終用戶之間增加了一個補充絕緣層，以減少在基本隔離失敗的情況下發(fā)生電擊的可能性。II 類產品需要雙重隔離。這些產品使用沒有接地插腳的交流插頭制造，這提高了產品的安全性，因為它不依賴于外部接線來確保用戶安全。具有雙重隔離的終端設備示例包括電網資產監(jiān)控系統(tǒng)、IV 泵等便攜式醫(yī)療設備以及攪拌機或手機充電電源等電氣設備。

第二層將內部金屬部件（可能帶電）與外殼物理絕緣，或使用塑料等非導電外殼。與 I 類設備相比，II 類設備確實提供了一定程度的安全性，因為它們不依賴于外部布線來提供冗余保護。圖 2 顯示了典型的 II 類設備。

圖 2：典型的 II 類設備

加強隔離與使用單層的雙重隔離達到相同的結果。具有加強隔離的設備提供基本隔離；此外，它旨在確保印刷電路板走線、磁芯、繞組、引腳等之間的物理分離，同時滿足安全爬電距離和電氣間隙（指兩個電壓系統(tǒng)之間的物理距離）。增強型設備采用雙重隔離設計，但只能作為單件進行測試。

安全標準定義了認證必須達到的值。例如，國際電工委員會 (IEC) 60950-1 要求基本隔離的爬電/間隙距離為 3.2 毫米，加強和雙重隔離的爬電/間隙距離為 6.4 毫米?；窘^緣的額定電壓要求為1 分鐘2,500 V RMS和 1 秒 3,000 V RMS；對于增強和雙重隔離，它們是 5,000 V RMS 1 分鐘和 6,000 V RMS 1 秒。你可以看到加強/雙重隔離正是這樣——是基本隔離的兩倍。雙隔離裝置在標簽上標有雙框標志，如圖 3 所示。

圖 3：雙重隔離標志

一旦我們決定構建 II 類設備，我們將需要雙重或增強隔離。為什么選擇一種類型而不是另一種類型？答案在于我們的解決方案的規(guī)模和成本。正如我們所想象的那樣，一個可以完成兩個工作的單個設備適合于體積更小的解決方案。我們不僅可以通過集成到單個設備中來節(jié)省成本，還可以減少滿足隔離安全標準所需的工程量。

完全集成的增強型隔離解決方案采用小封裝，易于實施。與其他解決方案相比，此類設備具有多種優(yōu)勢。例如，德州儀器UCC12050將所有控制、驅動器、場效應晶體管和磁性元件集成到單個封裝中。

我們只需將器件放置在帶有一些旁路電容器的電路板上，并按照正確電路板布局的說明設計增強型隔離解決方案，以超小尺寸偏置電源應用。所有的工程工作都已經完成：沒有磁性設計，沒有電源控制器選擇。

Verband der Elektrotechnik (VDE) 0884-10 和國際電工委員會 (IEC) 60747-17 等標準提供了增強型隔離設備認證的最低要求。UCC12050 滿足增強隔離的所有要求，具有 7 kV PK（1 秒，生產測試）和 5 kV RMS（1 分鐘）隔離的最低保護。

總之，功能隔離和基本隔離將一個電壓軌與另一個電隔離，而雙重和增強隔離為相同的設計目標提供了可互換的解決方案——從插頭上移除接地引腳。

通過將兩個絕緣設備減少為一個，增強隔離提供了優(yōu)于雙重隔離的好處。與其他隔離偏置電源解決方案相比，它是我們系統(tǒng)中一個不錯的選擇，可以節(jié)省時間、精力、空間和可能的成本。