雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)更高電壓輸出

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。