固態隔離器比光學式繼電器更具優勢

挑選電子應用的元件時，很容易依賴歷久不衰的產品。對既有品項的熟悉、舊技術可降低成本，或是猶豫是否接受新的整合挑戰，都是阻礙採用新品項的原因。然而，在考量新款固態隔離器 (SSI) 技術而非替代方案時，產品設計人員可能也要考量到「先付出或後付出」的抉擇。

2024 年初，Infineon Technologies 推出新的固態隔離器 (SSI) 產品系列 (圖 1)；該系列採用無芯變壓器技術，可支援的能量轉換提高 20 倍，且具有更可靠的電路切換，更具有光學固態繼電器 (SSR) 沒有的防護功能。與電磁繼電器 (EMR) 相比，更承諾將導通功率降低 40%，並具有其他優勢。

圖 1：Infineon 的 iSS120R02H 是該公司的固態隔離器之一，以無芯變壓器技術為基礎，可用於固態繼電器。(圖片來源： Infineon Technology)

藉由這些 SSI，開發人員可打造能控制超過 1000 V 和 100 A 負載的強大客製化 SSR。隔離器可促成跨隔離阻障層的能量傳輸，以驅動大型 MOSFET 和絕緣閘雙極電晶體 (IGBT)，而無需隔離式偏壓電源來驅動閘極。

SSI 具有長期優勢和可靠性，因此可抵消採用光耦合器或 EMR 的成本。雖然在應用中整合這些裝置會面臨初期的學習曲線，但要達到任何技術進步通常都是如此。

更直覺的電源設計和更長久的可靠性是達到客戶滿意度的重要因素，因此工程師應在物料清單的考量與長期成本之間有所平衡。Infineon 的 SSI 具有卓越效能以及電流與溫度保護功能，因此可提供更高的可靠性，並可降低總持有成本。

Infineon 的 SSI 因為沒有 EMR 的活動零件特性，且比起光學式 SSR，具有更快的切換速度和更低的功率耗散，因此能讓電子應用享有更高的效能、可靠性和更好的熱效率，進而將散熱器的需求降至最低。光學式 SSR 中的 LED 會隨著時間衰退，但 SSI 則採用無芯變壓器技術，因此可達到更優異的長期可靠度。

Infineon SSI 的輸入側可相容 3.3 V，並含有一個整合式電源緩衝電容。此電源以分流穩壓器為基礎，可模擬二極體結構。即便不需要外部緩衝電容，但仍可配合。可提供最高 18 V 的高輸出電壓，且無需串聯或並聯配置就可達到閘極驅動。

根據 Infineon 的資料，其輸出電壓 (V_OUT) 足以驅動 MOS 控制式電晶體，包括 Infineon 的 CoolMOS^TM 和 OptiMOS^TM 系列功率 MOSFET，以及 TRENCHSTOP^TM 系列 IGBT。應用可以享受進階輸出側控制功能帶來的優勢，包括快速導通和快速關斷、過溫保護和過電流保護。此系列中的所有裝置均達到 IEC 60747-17 和 UL1577 認證。

Infineon 裝置可在多種高電壓與高電流應用中用於客製化 SSR，從工業設備、電網到再生能源等應用。可以整合到配電、電源、自動測試設備、機器人、儀表系統、進階電池管理和其他眾多應用中。

Infineon 的 SSI 系列包括 iSSI30R12H，即採用 DSO-16-33 封裝，專為搭配 CoolMOS™ S7 T-Sense 功率 MOSFET 使用而量身打造，且具有整合式溫度感測器。隔離器的輸入側相容於 3.3 V，電源電流典型值為 16 mA。

此系列的其他零件則要搭配外部 PTC 電阻使用，包括：

• iSSI20R02H、iSSI20R03H、iSSI20R11H，皆採用 DSO-8-66 封裝
• iSSI30R11H 則採用 DSO-16-33 封裝

Infineon 也針對 SSI 系列的裝置提供評估板。例如，Eval-iSSI30R12H (圖 2) 就含有一個 iSS130R12H 搭配採用 AC 開關配置的兩個 CoolMOS™ IPT60T022S7 MOSFET，並具有控制介面 (可連接脈衝產生器)、微控制器或其他數位電路，具有至少 25 mA 的適當驅動能力。

圖 2：EVAL-iSSI30R12H 是可搭配 Infineon 固態隔離器系列進行切換測是的幾款評估套件之一。(圖片來源：Infineon Technology)

結論

Infineon 的固態隔離器系列在打造客製化 SSR 層面，可提供重要的效能、可靠性和熱管理優勢。比起電磁繼電器和光學式 SSR，因為沒有活動零件，且能量傳輸更大，因此能讓應用達到更高效能和更長久的壽命，足以抵銷初期的學習曲線障礙。