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35瓦隔离DC/DC转换器以一半的成本取代模块

来源:analog 发布时间:2023-10-25

摘要: 演示电路DC227提供了一个DC/DC解决方案,可以满足许多“标准”模块应用的需求,并为设计人员提供了定制设计的选择,以适应任何稍微不寻常的系统要求。

建造或购买隔离DC/DC转换器之间的选择可能是一个复杂的决定。如果您使用现成的模块,您将受到模块制造商在其目录中提供的内容的限制。在许多情况下,这可能不能精确地满足特定项目的需求。此外,虽然使用简单,但这些模块的成本可能比“自己滚动”的成本高得多。DC/DC设计的复杂性可能令人望而生畏,并导致许多人决定购买。演示电路DC227提供aDC/DC解决方案,可以满足许多“标准”模块应用的需求,并为设计人员提供定制设计的选项,以适应任何稍微不寻常的系统要求。电源现在只是系统中另一个部件的集合。

特性

演示电路DC227是“半砖”DC/DC转换器的船上级替代品。它可以从隔离的48V (36V至72V)输入提供5V或3.3V,最高7A。隔离电压为500VDC,可选1500VDC。该电路具有输入电容小、通断时间快、关断功耗低、过温保护等特点。连续短路保护消除了最大容性负载的任何限制。输出过压电路为输出电源或检测线路上的开路或短路提供保护。标准的足迹允许电路直接适合到模块的插座。图1显示了a2.28" × 2.40"电路板的典型布局。


图1所示 演示电路DC227的控制(左)和功率组件(右)视图,这是一个完整的35W DC/DC转换器,占地2.28英寸× 2.40英寸

dc227a为500vdc隔离设计,成本最低;它使用标准的Coiltronics VERSA-PAC 变压器和脉冲工程电感器作为输出滤波器。dc227ab具有1500V隔离,并使用半定制变压器,也来自coiltronics。DC227A-C具有500vdc隔离,并使用松下型pccs1电感作为输出滤波器实现最高效率。效率曲线在图2-5是相当有竞争力的,达到85%的DC227A-C与5V输出。由于输出整流器的固定损耗,3.3V输出的效率略低。


图2 DC227A-C 5V输出效率(典型)


图3 dc227a /B 5V输出效率(典型)


图4 DC227A-C 3.3V输出效率


图5 dc227a /B 3.3V输出效率(典型)

电路描述

这种单端正向转换器以200kHz的标称开关频率工作。参考图6中的原理图,脉冲宽度调制由U1控制,U1是LT1247电流模式PWM控制器。变压器T2和光耦合器q7提供电流隔离。C2是一个本地旁路帽,以减少共模感应电流。


图6 35W隔离DC/DC变换器原理图

为了实现快速启动,偏置电源采用了滞后降压稳压器。LT1431并联稳压器U2为该功能提供控制,Q1作为开关元件;L2和c21提供输出滤波。Q2和q4在热插拔期间保护电路,使其成为非常坚固的设计;它也不受输出短路的影响。输入浪涌电压被Q1-Q4的额定值限制在80V。

通过T2的主开关功率通路包括L1和C18作为输入滤波器,Q6作为一次开关,D7作为二次整流器,L3和C14、C16、C17和c20作为二次滤波器。瞬态电压抑制器D8用于在大信号瞬态条件下保护肖特基二极管D7。功率在q6的on周期内转移,并由输出滤波器集成,就像在降压调节器中一样。L1和c18的输入滤波器组件值是最优的,在没有仔细评估的情况下不应该改变。C19阻尼输入滤波器,并将提供足够的稳定性大的输入电感值。有关输入滤波器稳定性分析的讨论,请参阅ltapplication Note 19。

输出电压反馈控制使用U3,另一个lt1431并联稳压器,作为误差放大器。如果输出电源或检测线路出现故障,Z1/ q5将覆盖U3并提供过压保护。R10和R21的尺寸可以处理任何过电压条件。

在输出短路情况下,LT1247能够将Q6的导通时间降低到200ns以下。这样可以很好地控制输出短路电流,使功耗保持在可管理的水平。

演示电路采用Q6和D7的表面贴装器件。对于在全额定负荷下的高温操作,TO-220装置可以安装在标准的半砖式散热器上。

对于需要热插拔功能的-48V输入,LT1640H负电压热插拔 控制器提供了无缝接口。演示电路dc223a -总线LT1640HCS8是dc227a使用的推荐解决方案。

结论

在35瓦时,这里呈现的拓扑是模块制造商最常用的拓扑之一。这只是隔离电源的一种解决方案,并为其他输入和输出电压组合开辟了许多可能性。对于低功率,使用LT1425隔离反激开关稳压器的演示电路DC211设计为10瓦。使用LT1339的演示电路DC259增加了同步整流,提供了50瓦的高效解决方案。有关更多信息,请参阅LTC 1999年新产品目录第1卷的DC/DC转换器模块部分。

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