物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 使我們的世界更加互聯(lián)。當(dāng)產(chǎn)品、應(yīng)用程序和技術(shù)與更復(fù)雜的設(shè)備一起工作時(shí),對(duì)更復(fù)雜的電源電壓的需求也會(huì)增加。提供更高電壓軌的一種可行方法是使用雙輸出 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。本博客將解釋如何將雙輸出直流/直流轉(zhuǎn)換器整合到您的設(shè)計(jì)中以滿(mǎn)足更高電壓電源的要求。
管理多個(gè)供應(yīng)軌道的復(fù)雜性
工業(yè)制造領(lǐng)域在工廠(chǎng)車(chē)間部署的技術(shù)范圍顯著增加。由于工業(yè)占地面積非常寶貴,擠在單個(gè)控制柜中的設(shè)備數(shù)量正在迅速增加,計(jì)算工作量也是如此。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),許多工程師正在將更強(qiáng)大的片上系統(tǒng) (SoC) 和可編程邏輯器件整合到他們的設(shè)計(jì)中。通常,使用更復(fù)雜的設(shè)備的結(jié)果是所需的不同電源軌的數(shù)量也會(huì)增加。1.8V、3.3V 和 5V 等傳統(tǒng)電壓軌可能由工作在 12V 背板上的中間總線(xiàn)轉(zhuǎn)換器提供。日益; 然而,需要 24V 電源軌的情況并不少見(jiàn)。簡(jiǎn)而言之,
使用雙輸出 DC/DC 轉(zhuǎn)換器滿(mǎn)足更高電壓輸出的需求
無(wú)論是用于中間總線(xiàn)架構(gòu)還是負(fù)載點(diǎn),DC/DC 轉(zhuǎn)換器都是一種提供中低電源電壓的常用方法。穩(wěn)壓?jiǎn)屋敵龊碗p輸出版本最受歡迎,其中大多數(shù)還提供隔離方式,這對(duì)于符合各種安全標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。在工程師規(guī)劃新設(shè)計(jì)的電源架構(gòu)時(shí),它們無(wú)疑是工程師的“首選”設(shè)備。然而,有時(shí)應(yīng)用程序可能需要更高的輸出電壓軌,以便可以包含特定功能。如果電源要求不高,自然的選擇是添加另一個(gè)提供所需電壓(例如 24V)的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。不幸的是,這可能會(huì)引入一些需要考慮的并發(fā)癥。第一的,它可以在需要采購(gòu)和管理的物料清單 (BOM) 中引入額外的產(chǎn)品。此外,在此示例中,單輸出 24V DC/DC 轉(zhuǎn)換器可能占用更大的 PCB 空間。根據(jù)轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造,次要考慮因素可能包括對(duì)整個(gè)設(shè)備的平均故障前時(shí)間 (MTBF) 的影響。更高電壓的單輸出 DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可能帶來(lái)少量額外成本。
解決這一難題的一種可行方法是使用雙輸出 DC/DC 來(lái)提供單個(gè)更高電壓的輸出。例如,考慮圖 1中所示的雙輸出 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。它提供過(guò)濾、調(diào)節(jié)和隔離的 +/-12V 輸出。在內(nèi)部,該轉(zhuǎn)換器使用兩個(gè)獨(dú)立但相同的次級(jí)繞組以串聯(lián)配置連接在一起,以提供一個(gè)中點(diǎn)公共 0V 軌。這是為應(yīng)用提供+12V 和-12V 輸出的流行方式。
圖 1:該圖說(shuō)明了一個(gè)雙輸出 DC/DC 轉(zhuǎn)換器,在公共接地周?chē)峁?+/-12V 輸出。(來(lái)源:TDK Lambda)
然而,通過(guò)在組合次級(jí)繞組上獲取輸出——不使用中心抽頭 0V 連接——設(shè)計(jì)工程師可以實(shí)現(xiàn) 24V 電源(圖 2)。轉(zhuǎn)換器沒(méi)有任何變化;它仍然是雙輸出 +/-12V 轉(zhuǎn)換器,但它從同一封裝提供單個(gè) +24V。由于輸出有效地采用組合串聯(lián)配置,因此可用的 +24V 輸出電流與單獨(dú)輸出的額定值相同。同樣,設(shè)計(jì)工程師可以使用 +/-15V 轉(zhuǎn)換器來(lái)提供單個(gè) 30V 輸出。
在著手使用雙 DC/DC 轉(zhuǎn)換器提供單路輸出之前,建議仔細(xì)檢查制造商的數(shù)據(jù)表,看看是否可以以這種方式使用。
圖 2:該圖說(shuō)明了與圖 1 相同的轉(zhuǎn)換器配置為提供單個(gè) 24V 輸出。(來(lái)源:TDK Lambda)
TDK Lambda CCG 系列
適合以這種方式使用的轉(zhuǎn)換器示例是TDK Lambda CCG 系列(見(jiàn)圖 3),其中CCG30-24-12D將是上述配置的代表性 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。該系列 15W 至 30W 隔離式高效(高達(dá) 92%)DC/DC 轉(zhuǎn)換器符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 25.4mm x 25.4mm 占板面積,并適應(yīng) 9V 至 36V 或 18V 的超寬 4:1 輸入電壓范圍到 76V。此外,轉(zhuǎn)換器的所有六個(gè)面都被屏蔽,有助于降低輻射噪聲并確保電磁兼容性 (EMC) 合規(guī)性。
圖 3:TDK Lambda CCG 系列直流/直流轉(zhuǎn)換器采用雙輸出設(shè)計(jì),使工程師能夠開(kāi)發(fā)支持更高電壓軌的產(chǎn)品。(來(lái)源:TDK Lambda)
CCG 系列提供五年保修,可在 -40°C 至 85°C 的溫度范圍內(nèi)使用,適用于工業(yè)、通信以及測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用。
提供更高電壓輸出的可行解決方案
通過(guò)合并一個(gè)雙輸出 DC/DC 轉(zhuǎn)換器(可能已經(jīng)在設(shè)計(jì)的 BOM 中)來(lái)提供一個(gè)更高電壓的電源軌,可以簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì),并有可能降低總體 BOM 成本。
Robert Huntley 是一位獲得 HND 資格的工程師和技術(shù)作家。憑借他在電信、導(dǎo)航系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用工程方面的背景,他代表 Mouser Electronics 撰寫(xiě)了各種技術(shù)和實(shí)用文章。
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