隔离实力派，MPS大功率隔离电源方案助力中国低碳发展

节能是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑。能源消耗，特别是化石能源消耗是我国二氧化碳排放最主要的来源。如期实现碳达峰、碳中和，需要充分发挥新能源技术中的光伏发电、风能发电优势，充分开发太阳能逆变器、电动汽车逆变器、工业电机驱动器等的新工艺技术，推动能源清洁低碳安全高效利用。我国正在大力推进3060目标，如何广泛推广应用于通信、工业和汽车的高能效的大功率电源方案是电源行业绕不开的问题，其中由于电气隔离关系到系统和人身的安全，也成为非常重要的一环。

为了助力中国低碳安全稳定发展，同时也为业界提供更多高效、简单、可靠的电源选择，MPS于近日召开中国媒体线上发布会，MPS DC-DC产品线业务拓展经理殷亮详细介绍了MPS一系列针对大功率应用的隔离电源产品的市场优势及其最新的技术进展。

MPS隔离产品为何选择高压电容隔离路线？

首先我们谈谈为什么需要电气隔离，在电子电路中进行隔离的作用是为了保障人员和设备的安全，提高电路的抗干扰能力，以及进行电平转换。而现行的隔离技术有三种。常见的是光耦隔离技术。光耦隔离技术，理论上是从电到光，再从光到电的转换，它有一个发光二极管跟光敏晶体管来实现电光电的转换。但是它的缺陷在于寿命比较短。另外，它的供电电流偏大，封装体积较大，数据传输有延迟，而且它对外部的共模干扰非常敏感，通常低于20kV/us。另两个隔离技术是磁隔离技术和电容隔离技术。它们是基于硅晶圆开发的路线，所以极大地增加了使用寿命，而且它们的供电电流相对LED发光的电流要小很多，通常只有光耦隔离的1/10，尺寸也可以做得更小，数据传输速率达到100Mbps以上。另外，它们对外部的共模抗干扰能力极好，具有大于100kV/us的共模抗干扰能力，传输延迟也只是光耦隔离的1/10，通常是50ns左右。

虽然磁隔离技术和电容隔离技术都是基于硅产品本身的技术，但两者之间有一些区别。比如磁隔离技术是基于微型变压器，就像通常的变压器一样，它对外部会有EMI的干扰。因为它本身是磁场的传输，所以对磁场抗扰度也比较低。相对来说，高压电容隔离技术是基于高频信号耦合到载波信号然后传递过结缘介质的传输机制，所以它的EMI特性较好。因为它不通过磁场传输，所以它的抗噪声干扰度也较好。基于以上参数优势，MPS选择高压电容隔离路线，其隔离产品也是基于这个路线开发的。

MPS一直专注于隔离产品的研发。早在2008年MPS便成立了AC/DC产品线，在2011年发布第一款应用在汽车上的降压变换器，从2018年开始开发隔离电源模块产品，在2021年完成汽车级产品ISO26262工艺认证。殷亮表示，从工业领域到汽车领域，MPS针对隔离产品的开发已有十几年的历史。所以凭借着非常丰富的开发经验，MPS能够快速地迭代后期的产品，加快客户相应产品的开发流程，缩短其上市时间。

MPS隔离电源产品助力中国实现“碳达峰”“碳中和”

服务器、通信、太阳能逆变器、风能传输、不间断电源、可编程逻辑控制器、户外大电流的LED照明相关的控制系统，还有工业上用的伺服电机，包括变频器驱动、充电电动汽车市场用的包括逆变器、充电器和高压直流变换，所有的这些应用都有隔离的需求，MPS针对这些应用开发了驱动隔离、信号隔离和电源隔离三大类产品。

MPS的隔离产品包括隔离栅极驱动器、变压器驱动器、隔离电源模块、数字隔离产品和隔离放大器，所有产品均支持多种隔离要求以实现系统的最高安全等级。MPS的变压器驱动器开关频率高达10MHz，是市面上其他竞争对手的10倍。开关频率的增加同时可以极大地减小变压器的尺寸，支持产品实现最小方案尺寸。并且，MPS所有隔离产品均支持不同的安全规范，包括UL1577、VDE V 0884-11和IEC62368-1。

隔离栅极驱动器：隔离双路栅极驱动器MP(Q)18831/51/71是MPS隔离栅极驱动器的拳头产品系列。其中，MPQ系列是车规等级产品。针对MOSFET、IGBT、SIC和GaN等不同器件，系统对开关频率、轨电压、功率范围、驱动电压、欠压锁定的要求也不同，MPS针对双路输入半桥、双路独立驱动和PWM输入半桥，分别开发了三个型号的产品，保证产品可以覆盖客户所需的不同拓扑结构。因为不同的封装会对隔离等级有一定影响，MPS提供三种封装SOIC-16 NB、SOIC-16 WB和 5mmX5mm的LGA-13，方便工程师在设计时灵活选择。

针对输出的驱动电流能力，MP非车规系列产品具有高达4A的拉/灌峰值电流能力，而MPQ车规系列产品，拉峰值输出电流能力可以达到8A。利用MPS专有的高压容性隔离技术，MP(Q)18831/51/71能够实现高达5KV的隔离电压，额定值大于 100KV/us的共模瞬态抗扰度，30V输出端供电和低至50ns器件传输延时等关键指标，兼容TTL和CMOS输入，可应用于太阳能逆变器、DC/AC逆变器、离线隔离AC/DC变换器、半/全桥变换器、IGBT/SiC/MOSFET偏置电源。

数字隔离器：不同于市面上主流产品的4-6个通道的选型，MPS超低功耗数字隔离器MP(Q)276xx系列产品提供2-6通道的选型，可兼容3.3V或5V两种不同的逻辑电平信号，能够传递高达150Mbps每秒数据传输率，能够适配各种不同的总线要求和IO信号传输需求。同时具有大于100kV/µs的共模抗干扰能力和高达150Mbps的数据传输速率，可支持5kVRMS的隔离电压，采用SOICW-16宽体封装，可应用于电表、隔离式ADC/DAC、电机控制、工业自动化、SPI隔离等。

与MPQ276xx系列搭配使用的是隔离电源模块MIDxxW0505A系列。这个x代表不同的功率等级，0505代表5V转5V。通常来说IO口的5V转5V或者3.3V转3.3V也能兼容。殷亮介绍说，如果工程师在设计过程中，需要一个单独的隔离供电给到另外的IO口，不光是数字信号，可能还有其他的一些总线协议、收发器里面可能需要这种单独的5V转5V的电源转换，这时就可以使用MPQ276xx系列产品。

除此之外，MPS还推出了将MP276xx系列与MIDxW0505A系列两者整合到一个封装尺寸里的MPQ278xx系列。通过把276xx系列升级成278xx系列，将外部隔离电源完全的集成在同一个封装内，不再需要一个外部单独的变压器，这样可以大幅节省PCB空间、成本和开发周期。而且集成1W的隔离电源对于多通道数字信号隔离供电完全足够。此系列产品组合适用于电池管理系统、电动汽车充电桩、工业通讯系统、工业自动化/可编程逻辑控制器。

变压器驱动&隔离电源模块：MPQ18913-AEC，是一个能够适配5V到30V的输入电压的用于隔离偏置供电的LLC驱动器。它的优势在于能够实现拓扑上的软开关，能够极大的减少变压器的体积，也能够进行外部时钟同步，或者有可选功能（自动识别谐振频率），能够方便客户做不同的板级设计。可配置频率范围是500kHz-10MHz，支持功率高达6W，采用的封装形式是QFN-10，而尺寸只有2mmX2.5mm。

针对产品本身，MPS对应开发了隔离电源模块MIDxW2424系列产品。如果工程师想做精简化的板级设计，可以选择这个模块产品。输入电压范围是24V±10%，输出功率1W、3W、6W可选，支持空载工作，整体转换效率接近90%。

MPS 大功率解决方案：基于上述产品的整合，MPS针对3KW功率级别推出了一整套电源转换方案。其输入电压范围为95V至265Vac，输出电压为48V，包括图腾柱PFC和LLC两级电路，采用MPS的隔离型门极驱动MP188xx、PFC/LLC控制器MPF320x0、集成电源型数字隔离器MPQ27800和隔离电流传感器MCS180x等最新产品。该方案可功率密度可达到2.14W/cm3，整体转换效率可达到96%。

截止到2020年，中国占据全球纯电动汽车和插电混合电动汽车销售数量的近一半，占据全球电动汽车搭配的公共充电桩的安装数量的一半以上，可以说，中国已经在全球电源市场中居于一个非常重要的位置，各种各样的创新技术也在蓬勃发展。未来MPS将会对扎根中国市场的客户提供更多技术支持，开发更多隔离电源产品，助推“双碳目标”达成，为中国绿色低碳发展贡献力量。