ROHM BD7F系列无光耦隔离电源控制IC性能更出色

作者:中国电子商情 单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2016-09-09

最近几年，工业产业机器市场将稳步发展， 2016年的市场规模预计达到约350亿美元，三年后将攀升至500亿美元左右，尤其是中国市场，即将迎来爆发式的增长。然而，从人身安全和系统保护的角度考虑，市场上的电子设备必须具有很好的绝缘特性，如日益普及的太阳能逆变器、蓄电系统等高电压、大功率的工业设备等。加之设备长期连续运行在高温等较恶劣的条件下，对可靠性的要求也越来越严苛。电源是电子设备正常运行不可或缺的模块，其性能的优劣事关系统的整体性能，而隔离电源在上述应用中更显其重要性。

ROHM半导体（上海）有限公司 设计中心 应用技术二部 高级经理 周劲

为什么需要隔离型电源？ROHM半导体（上海）有限公司设计中心应用技术二部高级经理周劲先生表示，这里主要基于两点考虑：首先是系统的保护。在整个功率系统中，往往是通过控制高压大电流的功率器件来实现对整个电路的控制。尤其是弱电部分的功率控制器件，更易受到高压电源的影响，如雷击、外来高压突然介入。另外，在设备维修过程中，保护维护人员使他们避免直接接触到一次侧的强电，也是在设计中必须考虑的重要因素。其中，工厂自动化设备、FA变频器、PLC控制、AC伺服等，对绝缘电源都有很强的需求。ROHM最新开发出的隔离型反激式DC/DC转换器控制IC“BD7F系列”，因没有采用传统的光电耦合器做隔离，不仅使反激式构建的部件数量减少一半，还能实现更小型、更省电以及更高的可靠性。相比同类产品，工业设备变频器用隔离型电源控制IC“BD7F系列”产品在三个方面更具特色：

无需光耦轻松实现高可靠绝缘功能
以往，因使用光电耦合器，反激式隔离电源不得不面对消耗电流、温度变化和寿命等问题。“BD7F系列”为无光电耦合器产品，非常适用于必须在严酷环境下长时间连续运行的工业设备的隔离型电源控制IC。产品充分运用功率元件最尖端的BiCDMOS工艺，并融入ROHM的模拟设计技术优势，可检测从1次侧到2次侧的电压、电流。因此，不再需要以往检测2次侧电压、电流所需的光电耦合器或变压器的3次绕组以及相关配件，使部件数量减少约一半，不仅可实现系统的小型化，还可更省电、可靠性更高。最重要的一点是，有光电耦合器的隔离电源，其寿命约为5年，每年需要花费大量人力去检查或更换器件。而无光耦隔离电源，寿命可达10年以上，相当于半永久型产品，节省了大量人力成本。

图1  无需光耦轻松实现高可靠绝缘功能

通过自适应导通时间控制改善负载响应特性
一直以来，隔离型电源控制IC存在着瞬间负载电流的变动使输出电压产生较大变动的难题。ROHM将以往在非隔离型电源控制IC领域具有实际业绩的导通时间控制技术，应用到隔离型电源控制IC中。利用新开发的自适应导通时间控制技术，实现输出电压变动是一般控制方式的65%以下，仅为200mV（负载电流1A、上升100µs时），改善了瞬间负载电流变动对负载响应特性的影响，非常有助于提高可靠性。

图2 通过自适应导通时间控制改善负载响应特性

通过负载补偿纠正二极管压降
通过负载补偿纠正输出特性，保证在重负载的时候，实现输出电压的平稳，这是ROHM独有的一项技术。它通过一个电阻来设定反馈的比例，调整这个比例就可以实现在大电流情况下，输出电压维持在正常水平而不产生较大跌落。从而保证在全电流负载上，实现输出电压的稳定。

图3  通过负载补偿纠正二极管压降

对ROHM而言，十年以前公司收入的80%来自消费类电子市场。2010年后，ROHM公司开始在工业、汽车和电子市场发力，2015年这些市场的收入占比上升到约40%，今年这个比例还会提升，预计2017年有望达到41%。对于工业设备来说，最重要的一点就是稳定供应。

ROHM一直引以为豪的垂直统合型的生产体制，即从硅片的生产，到制图、研磨，直至晶圆的生成，到最后的封装，全线都在ROHM公司内部完成，这个特质有力地增强了ROHM在工业市场上的竞争实力。“BD7F系列” 隔离型反激式DC/DC转换器控制IC就是专门针对工业、汽车等需要持续供应并保证十年以上质保的产品。据周劲先生介绍，搭载了 “BD7F100HFN-LB”的评估板“BD7F100HFN-EVK-001”也已同步推出，工程师可以简单评估搭载BD7F100HFN-LB、输入电压24V 、输出电压5V、输出电流800mA的隔离型电源。