在电子电路领域，隔离电源是一种极为重要的电源类型，其输入端和输出端不存在任何直接的电气连接。以 DC - DC 隔离电源为例，若要实现 AC - DC 隔离电源，只需在输入端增加整流桥即可。下面将详细探讨隔离电源的相关知识，以及 ADI 提供的高性能隔离电源解决方案。
什么是隔离电源
从结构上看，隔离电源主要由原边（初级）、变压器、信号隔离器件、高频旁路电容和副边（次级）组成，其简单示意图如下：
隔离电源的意义
安全需求
在日常生活和工业生产中，我们常用的各种功率等级的离线式电源均为隔离电源。因为 220V、380V AC 的相线、中线对大地都存在电压，这种级别的电压对人体有致命的安全风险。所以，离线式电源的初级和次级完全电气隔离，只有通过 Y - CAP、变压器初次极匝间电容会产生非常小的漏电流，该电流对人体并无损害。此外，对于大功率设备，功率回路通常为高压、大电流信号，而控制电路一般为 MCU、DSP 之类的数字处理电路或数字、模拟混合电路，其工作电压较低。若控制电路和功率电路直接共地连接，一旦功率管出现故障，门极和功率回路短路，高压将直接进入控制电路，导致复杂昂贵的控制系统损坏，甚至无法维修。
抗干扰需求
在带有功率回路的设备中，功率回路处理的是高压、大电流的高功率能量，而控制电路的 MCU/CPU/FPGA 等数字电路和模拟信号处理系统则为低压电路。功率回路中的各种感性器件、开关器件会产生强烈的近场干扰，这些近场电场、磁场感应到 PCB 走线中会转化为共模、差模干扰信号，尤其是共模信号，处理难度较大。同时，感性器件在开关、动态过程中会产生许多高 dV/dT、dI/dT 脉冲，这些干扰信号在示波器上表现为规律或不规律的窄而高的脉冲（杂讯）。当 dI/dT 通过地线耦合时，很难进行隔离，容易使整个控制回路的地平面充满各种脉冲、毛刺。高速数字电路的高低门限通常较低，这些噪音会对数字电路产生干扰，导致系统误动作、死机等。对于带有模拟信号处理、采集的控制系统，这些噪音的危害更为严重，会使整个模拟信号处理系统的信噪比、测量精度、数据稳定性等性能大幅下降。因此，在系统设计时，常将信号、功率系统的电源进行隔离处理，再集中处理地回路问题，这样可以有效隔离功率回路产生的噪音，提高控制电路的稳定性、性能和可靠性。
物理隔离、电气隔离
为了适配各种物理通讯总线的协议需求，需要进行相应的物理隔离、电气隔离。例如，常用的 485、232、Can 总线等都有各自的物理协议，必须进行相应的电气隔离处理。
隔离电源的关键性能指标
工业系统所需的隔离电源，其关键技术参数主要包括输入输出电压、电流，初级、次级的隔离耐压，输出端的纹波噪音等级，电源转换效率以及系统工作温度范围。
针对高可靠性场景、信号链系统的隔离电源设计步骤与要点
首先，要根据系统实际需求，制定合理的技术参数，选择合适的解决方案，重点关注输入电压、输出电压、输出电流、隔离耐压等级、系统占板面积和电源工作效率等参数。其次，若有与实际需求技术参数接近的 Demo，可在其基础上进行修改；若没有合适的 Demo，则可在对应产品规格书的典型电路中，选取与实际需求接近的电路作为设计基础。，要学习参考规格书，关注关键信号引脚的定义与设定方法、PCB 设计指引、完整详细的设计以及 Layout 设计指引。
上文主要介绍了隔离电源的基本概念、意义、关键指标以及设计要点。骏龙科技公司在工业、医疗、汽车、仪器仪表等对高性能、高可靠性电源有需求的领域，拥有深厚的技术底蕴和丰富的客户支持经验。接下来为大家介绍 ADI 针对不同应用场景的高性能隔离电源解决方案。ADI 提供的隔离电源方案非常适合应用于工业、医疗、仪器仪表、能源、轨道交通等场景，其高可靠性和高性能能够支持产品在高温、高噪音场景下安全、稳定、长期运行。低噪音特性的隔离电源方案则适用于带有信号处理、高速数字电路的系统。简捷的电路和完备的设计支援文档，可让工程师根据实际需求，参考 Demo 资料，快速设计出符合要求的实际电路和产品。
ADuM5020 — 单芯片低辐射 500mW 隔离式 DC/DC 转换器
优势简介
ADuM5020 是单芯片、低辐射的 500mW 隔离式 DC/DC 转换器，芯片内部集成了基于 isoPower? 技术的隔离变压器，其外围设计简单，方案紧凑。
产品详情
ADuM5020 是一款集成 isoPower? 的隔离式 DC/DC 转换器，采用 ADI 公司的 iCoupler? 技术，能提供在全负载下低于有关带铁氧体的 2 层印刷电路板 (PCB) 的 CISPR22 B 类限制的稳压隔离电源。在 500 mW 应用中，无需设计和构建隔离式 DC/DC 转换器，iCoupler 芯片级变压器技术用于 DC/DC 转换器的磁性元件，可提供小尺寸的隔离解决方案，该转换器采用 16 引脚宽体 SOIC 封装。
应用场景
适用于 RS - 485/RS - 422/CAN 收发器电源、电源启动偏置和栅极驱动、隔离传感器接口以及工业 PLC 等场景。其典型应用电路和 Demo 实物分别如下：
LT3002 — 36V 10W No - Opto 隔离型反激式转换器
优势简介
LT3002 是临界模式的原边反馈 Mos 内置 Flyback 解决方案，基于 ADI 特有的采样技术，能保障输出电压调整率达到 1% 以内。无光耦反馈可确保电源动态特性长期稳定，无需第三绕组或光隔离器即可实现稳压，不存在光耦电流传输比随工作时间衰减的问题，临界模式工作可保障多路输出应用场景下的交叉调整率，表现远好于传统带光耦方案。
产品详情
LT3002 是一款单片微功率隔离型反激式转换器，通过直接从主端反激波形对隔离式输出电压实施采样，无需第三绕组或光隔离器即可实现稳压，输出电压可使用两个外部电阻器和第三个可选的温度补偿电阻器进行编程。边界模式运行可提供具有出色负载调整性能的小巧磁性解决方案，低纹波突发模式 (Burst Mode) 操作可在轻负载时保持高效率，同时限度抑制输出电压纹波。一个 3.6A 65V DMOS 电源开关连同所有高电压电路和控制逻辑电路一起集成到耐热性能增强型 8 引脚 SO 封装中，该转换器可在 4V 至 36V 的输入电压范围内运行，并能提供高达 10W 的隔离输出功率。由于高度集成，并采用边界模式和低纹波突发模式，可为隔离式供电提供使用简单、组件数少、高效率的应用解决方案。
应用场景
适用于隔离式汽车、工业、医疗电源以及隔离式辅助 / 内务处理电源等场景。其典型应用电路以及效率曲线如下：
ADP1074 — 集成有源钳位和 iCoupler? 隔离器同步正向控制器
优势简介
ADP1074 单芯片横跨初次级，芯片内部集成了基于 iCoupler? 技术的信号反馈回路，无需外部光耦，单芯片可支持 Flyback 或 Active clamp Forward 拓扑结构，初级提供 Mos 驱动信号和有源钳位驱动信号，次级提供同步整流驱动信号，方案紧凑高效，外围电路简捷。
产品详情
ADP1074 是一款专为隔离式 DC - DC 电源设计的电流模式固定频率有源钳位同步正激式控制器。集成了 ADI 公司的专有 iCouplers，无需在隔离边界上传输信号的庞大信号变压器和光耦合器，降低了系统设计复杂性、成本和元器件数量，提高了系统的整体可靠性。在原边和副边均集成了隔离器和 MOSFET 驱动器，提供紧凑的系统级设计，在重负载下的效率优于非同步正激转换器。原边引脚提供开关频率和占空比、外部频率同步和斜率补偿编程功能，副边引脚提供差分输出电压检测、过压、电源良好和可编程轻负载模式设置功能。同步整流器 PWM 的反馈信号和定时在原边和副边或副边到原边之间通过 iCouplers 并使用专有传输方案进行传输，还提供输入电流保护、欠压闭锁 (UVLO)、带可调迟滞功能的精密使能和过温保护 (OTP) 等特性。
应用场景
适用于隔离式 DC/DC 电源转换、中间总线电压生成、电信、工业、基站和天线 RF 功率、小型蜂窝、POE 供电设备、企业交换机 / 路由器、 / 边缘 / 城域 / 光学路由以及电源模块等场景。其典型应用电路 Forward 和 Flyback 分别如下：
LT3439 — 摆率受控的超低噪声 1A 隔离式 DC/DC 变压器驱动器
优势简介
LT3439 采用 Push - Pull 拓扑，压摆率可调，可实现超低噪音隔离电源。
产品详情
LT3439 是一款可降低传导和辐射电磁干扰 (EMI) 的推挽式 DC/DC 变压器驱动器。通过控制输出开关电压和电流摆率，可实现超低的噪声和 EMI，摆率可由用户调节，以优化输出噪声与效率之间的关系，多能够使高频谐波分量降低 40dB，仅导致效率轻微下降。该器件包括两个 1A 电流限制电源开关，以确保重负载条件下的启动，还包括一个振荡器，可同步一个外部时钟以实现更加准确的开关电源谐波布局，其保护功能包括电流限制、欠压闭锁、热停机和交叉传导阻止电路，采用背面裸露的耐热性能增强型 16 引脚 TSSOP 封装。
应用场景
适用于医疗仪器、高精度仪器仪表系统、低噪声隔离式电源、无线电和电信电源、分布式电源以及低噪声灯丝电源等场景。其典型应用电路如下：
总结
工业、医疗、仪器仪表、通讯、轨道交通、能源等领域使用的隔离电源，相比常规隔离电源有一些特殊要求，如方案紧凑、低噪音、高效率、可靠性高等。ADI 针对这些高端应用场景，拥有完备的系列型号，能够满足不同需求。此外，ADI 还有功率等级从 0.5W 到 5000W 的各种功率等级、拓扑的隔离电源解决方案。
