RBBA3000-50 高电流非隔离型 DC/DC 转换器
2023-5-25
RBBA3000-50是一款基于内部数字信号处理器的高电流 (50 A) 智能降压-升压转换器。
1. 描述
RBBA3000-50是一款基于内部数字信号处理器的高电流 (50 A) 智能降压-升压转换器。使用专用数字信号处理器 (DSP) 控制器可以实现更多功能，该产品特别适用于许多实际电源应用，其中包括完全模拟电源。除了能快速响应瞬态负载之外，DSP 核心还支持提供全面的输出保护措施，包括短路、可调输出电流限制、过电压故障保护和过温保护。
输入电压范围为 9 V 至 60 VDC，100 ms 内浪涌耐受能力高达 80 VDC。因其广泛的输入电压范围，RBBA3000-50 非常适合基于铅酸或锂离子电池组的电池供电系统，在这种系统中，如果电池负载突然断开，充电器电源电压可能会激增。输入具有欠压锁定 (UVLO) 功能，如果输入低于 6 V（典型值），则会禁用转换器。
人们越来越倾向于放弃使用交流不间断电源 (UPS)，转而使用直流备用电源以确保停电期间设备的正常运转。使用交流电源给电池或超级电容器储能设备充电，然后在紧急情况下利用储存能量提供交流电为应用供电，这对于确保供电连续性来说效率非常低下。直流充电电路及其后的交流逆变器功率中存在显著的功率损耗。因此，大多数 UPS 只能储存足够系统运行几分钟的能量。这对所有计算机来说，足以完成关机过程，但对于机械系统（如机器人或组装机械）来说通常不够，它们需要完成当前任务并移动到休息位置，以便在主电源恢复时快速重新启动。相比之下，使用高电流 48 VDC 运行整个系统可以直接使用备用电池提供充足的电力，即使是重型工业装配厂也能安全重置。RBBA3000-50 是此类系统的理想器件，可以从高于、等于或低于 48 VDC 的输入电压提供稳定的 48 V 输出电压。
该转换器采用标准半砖封装，并配有铝制基板，可与散热器实现有效的热传导。通过适当冷却，RBBA3000-50 可在 -40°C 至 +85°C 的工业环境温度范围内满载工作。RBBA3000-50 数据表包含根据可用散热器的大小或应用的海拔高度来计算所需功率降额的示例。此外，该表还提供四个螺纹插件，以便将转换器牢牢固定在 PCB 和散热器上。
所有电源必须满足辐射和传导 EMI（电磁干扰）的严格限制。RBBA3000-50 数据表包含满足 EN55032 A 级标准所需的外部 EMC 滤波建议。
输入电压范围为 9 V 至 60 VDC，100 ms 内浪涌耐受能力高达 80 VDC。因其广泛的输入电压范围，RBBA3000-50 非常适合基于铅酸或锂离子电池组的电池供电系统，在这种系统中，如果电池负载突然断开，充电器电源电压可能会激增。输入具有欠压锁定 (UVLO) 功能，如果输入低于 6 V（典型值），则会禁用转换器。
人们越来越倾向于放弃使用交流不间断电源 (UPS)，转而使用直流备用电源以确保停电期间设备的正常运转。使用交流电源给电池或超级电容器储能设备充电，然后在紧急情况下利用储存能量提供交流电为应用供电，这对于确保供电连续性来说效率非常低下。直流充电电路及其后的交流逆变器功率中存在显著的功率损耗。因此，大多数 UPS 只能储存足够系统运行几分钟的能量。这对所有计算机来说，足以完成关机过程，但对于机械系统（如机器人或组装机械）来说通常不够，它们需要完成当前任务并移动到休息位置，以便在主电源恢复时快速重新启动。相比之下，使用高电流 48 VDC 运行整个系统可以直接使用备用电池提供充足的电力，即使是重型工业装配厂也能安全重置。RBBA3000-50 是此类系统的理想器件，可以从高于、等于或低于 48 VDC 的输入电压提供稳定的 48 V 输出电压。
该转换器采用标准半砖封装，并配有铝制基板，可与散热器实现有效的热传导。通过适当冷却，RBBA3000-50 可在 -40°C 至 +85°C 的工业环境温度范围内满载工作。RBBA3000-50 数据表包含根据可用散热器的大小或应用的海拔高度来计算所需功率降额的示例。此外，该表还提供四个螺纹插件，以便将转换器牢牢固定在 PCB 和散热器上。
所有电源必须满足辐射和传导 EMI（电磁干扰）的严格限制。RBBA3000-50 数据表包含满足 EN55032 A 级标准所需的外部 EMC 滤波建议。
2. 设置输出电压
如果未连接输出电压微调电阻或微调电压，则 RBBA3000-50 的输出电压约为 1.3 V。这是一项安全功能，可防止在测试过程中或电路板出现故障时，转换器的高输出电流损坏用户应用。
设置输出电压有两种方法：通过外部电阻或通过外部施加的微调电压。微调引脚由内部 DSP 核心持续监控，因此可以实现动态输出电压调整。这样可以根据负载或待机状态修改应用的电源电压，以降低总体功耗。
设置输出电压有两种方法：通过外部电阻或通过外部施加的微调电压。微调引脚由内部 DSP 核心持续监控，因此可以实现动态输出电压调整。这样可以根据负载或待机状态修改应用的电源电压，以降低总体功耗。
使用固定电阻设置输出电压
计算如下：
RTrim = 微调电阻值 [Ω]
Voutset = 微调后的输出电压 [V]
例如，可以使用以下常用的输出电压微调电阻。
根据上表，可以使用 50 kΩ 电位计手动调整 12 V 至 60 V 范围内的输出电压。
图 1：Vout set
Voutset = 微调后的输出电压 [V]
例如，可以使用以下常用的输出电压微调电阻。
| 微调后的输出电压 | 微调电阻 (E96) [KΩ] |
|---|---|
| 12 | 35.7 |
| 15 | 28.0 |
| 24 | 15.0 |
| 36 | 7.15 |
| 48 | 3.01 |
| 60 | 0.392 |
表 1：所需输出电压/微调电阻
根据上表，可以使用 50 kΩ 电位计手动调整 12 V 至 60 V 范围内的输出电压。
图 1：Vout set
使用外部电压设置输出电压
RBBA3000-50 的输出电压也可以使用外部电压进行设置。计算如下：
VsetU = 外部电压 [V]
Vout,set = 所需输出电压 [V]
图 2：Vout 外部电压控制
如果此微调引脚悬空，内部电压参考会将其上拉至 2.5 V。为了稳定起见，输出电压将以大约 100 mV/ms 的斜率对 VsetU 电压的变化做出反应。因此，虽然可以通过动态电压调整来适应不同的工作条件，但反应时间不够快，无法执行动态信号包络电压跟踪等功能。
另一方面，如果应用进入待机模式并且输出电压从 24 V 降低到 12 V，功耗减半，则待机和唤醒时间会非常快。
Vout,set = 所需输出电压 [V]
图 2：Vout 外部电压控制
如果此微调引脚悬空，内部电压参考会将其上拉至 2.5 V。为了稳定起见，输出电压将以大约 100 mV/ms 的斜率对 VsetU 电压的变化做出反应。因此，虽然可以通过动态电压调整来适应不同的工作条件，但反应时间不够快，无法执行动态信号包络电压跟踪等功能。
另一方面，如果应用进入待机模式并且输出电压从 24 V 降低到 12 V，功耗减半，则待机和唤醒时间会非常快。
3. 输出电流限值（最大输出电流）
如果 Iset 引脚（引脚 #4）未连接，RBBA3000-50 的输出电流限值为 55 A。因此，如果不需要限制输出电流，则让 Iset 引脚保持悬空。
设置输出电流限值（最大输出电流）有两种方法；通过外部固定或可变电阻或外部施加的设定电压。Iset 引脚由内部 DSP 核心持续监控，因此可以实现动态输出电流限制。例如，这可以增加提高电流限值来处理高启动浪涌电流，然后降低电流限值，避免在过载条件下损坏应用。电流限制功能是打嗝模式，因此如果输出过载或发生短路，输出将暂时关闭，然后转换器会尝试重新启动。
设置输出电流限值（最大输出电流）有两种方法；通过外部固定或可变电阻或外部施加的设定电压。Iset 引脚由内部 DSP 核心持续监控，因此可以实现动态输出电流限制。例如，这可以增加提高电流限值来处理高启动浪涌电流，然后降低电流限值，避免在过载条件下损坏应用。电流限制功能是打嗝模式，因此如果输出过载或发生短路，输出将暂时关闭，然后转换器会尝试重新启动。
使用固定电阻设置输出电流限值
计算如下：
RIset = 电流限值设定电阻 (Ω)
Ioutsett = 所需输出电流限值 (A)
例如，可以使用以下常用的输出电流限值微调电阻。
根据上表，可以使用 33 kΩ 电位计与 2R 电阻串联来手动调整 10 A 至 48 A 范围内的输出电流限值。
图 3：通过 RIset 进行 RBBA3000-50 输出电流限值设置。
Ioutsett = 所需输出电流限值 (A)
例如，可以使用以下常用的输出电流限值微调电阻。
| 所需限值 [A] | Iset 电阻 (E96) [KΩ] |
|---|---|
| 10 | 1.78 |
| 20 | 4.32 |
| 30 | 8.25 |
| 40 | 15.4 |
| 50 | 31.6 |
| 55 | 悬空 |
表 2：所需电流限值/Iset 电阻
根据上表，可以使用 33 kΩ 电位计与 2R 电阻串联来手动调整 10 A 至 48 A 范围内的输出电流限值。
图 3：通过 RIset 进行 RBBA3000-50 输出电流限值设置。
使用外部电压设置输出电流限值
RBBA3000-50 的输出电流限值也可以使用外部电压进行设置。
计算如下：
VsetI = 外部电压 [V]
Iout,set = 所需输出电流限值 [A]
图 4：通过 VsetI 进行 RBBA3000-50 输出电流限值设置。
此功能支持 DAC 控制输出电流限值设置，实现动态电流限制。
图 5：Ioutset DAC 控制
如果 Iset 引脚未连接，内部电压参考会将该引脚上拉至 3.3 V (Ioutset = 55 A)。因此，如果不需要限制输出电流，则让 Iset 引脚保持悬空。
有关如何利用此功能制作功率限制（恒压）转换器的应用示例，请参阅下一部分。
计算如下：
Iout,set = 所需输出电流限值 [A]
图 4：通过 VsetI 进行 RBBA3000-50 输出电流限值设置。
| 电流限值 [A] | VsetI [V] |
|---|---|
| 5 | 0.25 |
| 10 | 0.5 |
| 20 | 1.0 |
| 30 | 1.5 |
| 40 | 2.0 |
| 50 | 2.5 |
| 55 | 悬空 |
表 3：电流限值/VsetI
此功能支持 DAC 控制输出电流限值设置，实现动态电流限制。
图 5：Ioutset DAC 控制
如果 Iset 引脚未连接，内部电压参考会将该引脚上拉至 3.3 V (Ioutset = 55 A)。因此，如果不需要限制输出电流，则让 Iset 引脚保持悬空。
有关如何利用此功能制作功率限制（恒压）转换器的应用示例，请参阅下一部分。
电流监控
RBBA3000-50 具有双功能电流共享/电流监控引脚。
对于单转换器应用，引脚可用于监控输出负载。在这种情况下，转换器产生的电压将与输出电流呈线性关系。
图 6： Imon
这项实用功能无需使用外部分流电阻来监控高端电流，从而消除分流电阻带来的功率损耗及其随温度变化的缺点。此外，还省去了高电流精密分流电阻器、放大器和电流镜的相关成本。
图 7：电流监控电路
Ishare 输出还可以配合 ADC 一起使用，连接 RBBA3000-50 与微控制器，以持续监控负载。
下面的示例演示了一个简单的负载“交通灯”电路，...
对于单转换器应用，引脚可用于监控输出负载。在这种情况下，转换器产生的电压将与输出电流呈线性关系。
图 6： Imon
这项实用功能无需使用外部分流电阻来监控高端电流，从而消除分流电阻带来的功率损耗及其随温度变化的缺点。此外，还省去了高电流精密分流电阻器、放大器和电流镜的相关成本。
图 7：电流监控电路
Ishare 输出还可以配合 ADC 一起使用，连接 RBBA3000-50 与微控制器，以持续监控负载。
下面的示例演示了一个简单的负载“交通灯”电路，...
4. 电流共享/电流监控
电流监控
RBBA3000-50 具有双功能电流共享/电流监控引脚。
对于单转换器应用，引脚可用于监控输出负载。在这种情况下，转换器产生的电压将与输出电流呈线性关系。
图 6： Imon
这项实用功能无需使用外部分流电阻来监控高端电流，从而消除分流电阻带来的功率损耗及其随温度变化的缺点。此外，还省去了高电流精密分流电阻器、放大器和电流镜的相关成本。
图 7：电流监控电路
Ishare 输出还可以配合 ADC 一起使用，连接 RBBA3000-50 与微控制器，以持续监控负载。
下面的示例演示了一个简单的负载“交通灯”电路，...
对于单转换器应用，引脚可用于监控输出负载。在这种情况下，转换器产生的电压将与输出电流呈线性关系。
图 6： Imon
这项实用功能无需使用外部分流电阻来监控高端电流，从而消除分流电阻带来的功率损耗及其随温度变化的缺点。此外，还省去了高电流精密分流电阻器、放大器和电流镜的相关成本。
图 7：电流监控电路
Ishare 输出还可以配合 ADC 一起使用，连接 RBBA3000-50 与微控制器，以持续监控负载。
下面的示例演示了一个简单的负载“交通灯”电路，...
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