隔離式DC-DC電源解決方案

所有電源應(yīng)用中的信號(hào)隔離通過防止高頻噪聲傳播來保持完整性，從而保護(hù)敏感電路免受高壓尖峰的影響。

在此類應(yīng)用中，需要使用隔離電源為不同的電氣組件供電。為確保人身安全，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求加強(qiáng)隔離，這是設(shè)備正常運(yùn)行所需隔離級別的兩倍。

除了適當(dāng)?shù)母綦x之外，市場正朝著分布式電源發(fā)展。不是為整個(gè)系統(tǒng)提供中央電源，而是有較小的電源，甚至微電源，可以為各種子系統(tǒng)和其中的組件（例如集成電路）提供電源。外形尺寸、成本和熱管理都是此處需要考慮的關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素。

德州儀器 (TI) 的集成變壓器技術(shù)提供了一種全新的 500 mW 高效率隔離式DC-DC 電源解決方案，具有低電磁干擾 (EMI)。

“我們的解決方案需要具有更高水平的功率密度和效率，”德州儀器 (TI) 高壓電源部副總裁兼總經(jīng)理 Steve Lambouses 說?！坝捎谖覀儗⑦@些電源放置在更小的空間內(nèi)，而且我們連接到電網(wǎng)的電源比以往任何時(shí)候都多，因此我們不能浪費(fèi)能源。我們需要提供最高密度和最有效的解決方案。此外，車輛的電氣化、對工廠自動(dòng)化以及樓宇自動(dòng)化和醫(yī)療等其他快速增長領(lǐng)域的需求增加，都需要更高水平的穩(wěn)健性和可靠性?！?/p>

在這些應(yīng)用中的每一個(gè)中，最重要的問題都與 EMI 相關(guān)，因?yàn)楦蓴_在更緊湊的空間中被放大得更多。常見的 EMI 源之一是電源本身。能源質(zhì)量被定義為驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電功率和負(fù)載正常運(yùn)行的能力。如果沒有合適的低 EMI 電源，設(shè)備（負(fù)載）可能無法正常工作或過早損壞。

為了達(dá)到 EMI 合規(guī)性，工程師通常需要遵循正確的設(shè)計(jì)指南以減少干擾，同時(shí)添加外部組件（例如濾波器或扼流圈）以始終抑制噪聲，同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的測試以從開發(fā)階段優(yōu)化設(shè)計(jì)。

這是一個(gè)非常反復(fù)和艱巨的過程。TI 的新型集成變壓器技術(shù)旨在屏蔽噪聲輻射并提供低 EMI 隔離電源，最終大大簡化了工程師的設(shè)計(jì)工作。

與電源模塊相比，新型 UCC12050 使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⑵浣鉀Q方案的體積減少 60%，并確保高隔離度（圖 1）。

? ? 圖1：UCC12050典型應(yīng)用電路

UCC12050的 5 kVrms增強(qiáng)絕緣和 1.2 kVrms 工作電壓可防止工業(yè)運(yùn)輸、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)療設(shè)備等系統(tǒng)中的高壓尖峰。

在所有這些應(yīng)用中，UCC12050 用作緊湊型隔離式 DC/DC 電源配套器件，可用于為其他集成電路（如數(shù)字隔離器、隔離式電流或電壓傳感器）和通信設(shè)備（如隔離式收發(fā)器）供電。

UCC12050 采用 16 引腳 SOIC 封裝，尺寸為 10.3 mm x 10.3 mm x 2.65 mm。新解決方案還省去了一些通常需要滿足 EMI 認(rèn)證所需的外部組件，例如低壓降穩(wěn)壓器和鐵氧體磁珠，從而顯著縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。其高效率和 -40°C 至 125°C 的擴(kuò)展工作溫度范圍可在極端條件下提供更多功率。

TI 的集成變壓器技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高密度隔離式 DC/DC 電源的轉(zhuǎn)換，同時(shí)保持低水平的 EMI。表面貼裝單體架構(gòu)為設(shè)計(jì)人員提供了一種易于使用的薄型 IC，可減少 BOM 并在很寬的溫度范圍內(nèi)高效運(yùn)行。

“作為一家半導(dǎo)體制造商，我們能夠在我們的芯片上集成更多的外部組件，現(xiàn)在通過將這種專有的變壓器技術(shù)嵌入到封裝中，我們還可以消除對外部鐵氧體磁珠或扼流圈來減輕 EMI 的需要，這通常是這樣做的在今天只有一個(gè)本地變壓器的系統(tǒng)中，“蘭布斯說。

醫(yī)療應(yīng)用需要 EMI 穩(wěn)健性和安全隔離。新的解決方案提供了一種技術(shù)組合，可以滿足醫(yī)療市場和測試與測量市場的嚴(yán)格要求，在這些市場中，效率是測試 E-meter 測量的關(guān)鍵。

“10 年前，功率密度并不是一個(gè)大問題。我們擁有龐大而龐大的系統(tǒng)。我們只有一個(gè)電源，”蘭布斯說?！叭缃?，這是客戶最關(guān)心的問題之一，對于測試和測量、醫(yī)療、工廠自動(dòng)化設(shè)備，所有這些都開始變得更小，隨著功率變得更加分散，功率密度是關(guān)鍵。同樣，EMI 正成為我們客戶的一個(gè)重要問題。他們無法承受在芯片之外增加成本和額外組件。相反，他們要求減輕或減少芯片內(nèi)部的 EMI，而這正是我們通過 TI 的專有變壓器設(shè)計(jì)重點(diǎn)關(guān)注的事情，”他補(bǔ)充道。

審核編輯：湯梓紅