隔离设计

出于各种原因，电子系统需要实施隔离。它的作用是保护人员和设备不受高电压的影响，或者仅仅是消除PCB上不需要的接地回路。在各种各样的应用中，包括工厂和工业自动化、医疗设备、通信和消费类产品，它都是一个基本设计元素。

虽然隔离至关重要，但它的设计也极其复杂。控制功率和数据信号通过隔离栅时，会产生电磁干扰（EMI）。这些辐射发射（RE）会对其他电子系统和网络的性能产生负面影响。

对于带隔离的电路设计，一个重要的步骤是跨隔离栅传输功率，并缓解产生的RE。虽然传统方法可能行之有效，但往往需要权衡取舍，其中可能包括使用分立式电路和变压器来传输功率。这种方法笨重耗时，会占用宝贵的PCB空间，无一不会增加成本。更经济高效的解决方案是将变压器和所需的电路集成到更小外形中，如芯片封装。

虽然这样可以节省电路板空间，降低设计的复杂性和成本，但也使得变压器体积变小，具备的绕组更少，需要更高的开关频率（高达200MHz）才能高效地将所需的功率传输到次级端。在更高频率下，寄生共模（CM）电流可能通过变压器的绕组以容性方式从初级端耦合至次级端。因隔离栅的性质所限，没有物理路径可以让这些CM电流返回初级端。隔离栅形成一个偶极，将能量以CM电流的形式辐射，并让其返回到初级端。这就引发了另一个重要考虑因素：合规性。

不可否认，电气系统变得更小、更轻，汽车电气化就是一个最好的例子。专业服务公司普华永道 (PwC) 预计，到2024年，混合动力汽车和全电动汽车将占全球销量的40%。随着汽车电气化程度的提高，越来越多的电气组件和系统需要隔离。例如，配备400 V直流电池组的电动汽车正变得越来越普遍，这带来明显的安全隐患。

<strong>更多电子产品需要更多隔离</strong>

新一代隔离解决方案面临的挑战无论是数量还是类型都在不断增加。这些系统，尤其是对于隔离设计而言，涉及复杂的架构和流程，会限制敏捷性和灵活性，同时也给变革带来阻碍。

竞争与全球化步伐加速迫使企业更加关注上市时间 (TTM) 和投资回报 (ROI)。这意味着开发团队必须在更短的时间内完美地执行计划。随着对设计和开发资源越来越严密地审查和更多的需求，所有关键设计领域尚缺乏大量的经验。需要保持最少迭代次数才能够达到投资回报目标，但与此同时，来自竞争对手的压力又会快速无情地推高性能目标，这样才能使产品与众不同。

新监管机构和更严格的法规又需要额外增加一层应用测试和认证。需求陡增，风险极高。

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