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低成本的DC/DC转换器
测试和测量
比率指的是输入电压范围。一个输入电压24V的DC/DC转换器,若有1:1的输入范围,其输入电压为24V +/-10%,即21.6V至26.4V。若有2:1的输入范围,等同于有二比一,也就是18V-36V的输入电压范围。若有4:1的输入范围,则为:9V-36V的输入电压范围。
下列为主要的输出选项: 单输出:Vout+和Vout-引脚。这是最常用的。 双输出(双极):Vout+、Com和Vout-引脚,例如+/-15V。用来从单输入电压产生双极电源轨,例如为运算放大器(op-amp)供电。 双输出(不对称):Vout+、Com和Vout-引脚,例如+18/-9V。适用于使用不对称电压的IGBT驱动。 双输出(独立):Vout1+、Vout1-和Vout2+、Vout2-,每个输出都与输入和彼此之间隔离。适用于使用一个转换器的双通道应用。 三路输出:一个主要Vout+以及Aux+、Com和Aux-引脚,例如+5V和+/-12V。适用于需要一个高电流电源和一个辅助电源来为外部设备供电。
所有DC/DC转换器都可以承受偶尔的短时间欠压,但欠压重复发生可能会导致故障。以恒定功率负载来说,输入电压降低时输入电流会以倍数增加。 只要增加的输入电流不超过额定值,非稳压DC/DC转换器就可以承受更久的输入欠压,但是输出电压也会过低。非稳压转换器没有欠压锁定(UVLO)的功能。 稳压DC/DC转换器会试着调节输入欠压的情况因此将承受更大的压力。某些系列具有欠压锁定(UVLO)的功能,无论是标准配置还是/X1,在输入电流过高时关闭转换器,同时也避免转换器在电压稳定之前提早启动。
所有DC/DC转换器均可承受偶尔的短时间瞬态过压(<100ms),但过压重复发生可能会导致故障。 只要电源电压不超过额定值,非稳压DC/DC转换器就可以承受更久的输入过压,但是输出电压也会过高。 稳压DC/DC转换器会试着调节输入过压的情况因此将承受更大的压力,而REC3.5和REC6等转换器可承受60s的输入过压(参见规格书中的限制)。
您使用DC/DC转换器的原因有很多,但最常见的应用为: - 跟电源供应匹配(例如,从单一的电源中,产生更高的、更低的或者双输出,或者正负电压转换)。 - 隔离初级和次级电路(例如,出于安全原因或保护敏感电路免受干扰)。 - 简化电源供应(例如,多路输出转换器或每个电源轨一个转换器(负载点)可以降低供电的复杂性、整体成本和电路板空间要求,同时提高灵活性、可靠性和系统效率)。
DC/DC转换器没有正负接反保护,因此正负接反所造成的损坏是无法修复的。若要让转换器有正负接反保护,必须使用二极管来保护转换器(请参考应用说明)。
隔离型DC/DC转换器将直流输入电压通过电气隔离的内部变压器转换成相同或不同的直流输出电压。使用隔离型转换器的常见原因如下: 1.为了中断接地回路。 阻止电源轨上的电气干扰影响到电路的其他部分,例如,电机控制器电路中使用的DC/DC转换器可以将有噪声的DC电源转成低噪声又稳定的输出。 2.为了更改电源的参考点。例如,从-48V的电信电源产生+5V的电压轨。 3.为了安全考虑。例如,在医疗应用中保护患者免受电源故障的影响。 4.为了电源安全。例如在多通道的应用上,使用DC/DC转换器可以将每个通道电源隔离,如果任何一个通道故障或者短路,其他的通道将不会受到影响。
DC/DC转换器可以有下列连接: 电源引脚:Vin+和Vin- 输出引脚:Vout+和Vout-(加上一个+/-输出的通用引脚) 远程控制开关、ENABLE或控制引脚:简称为CTRL 调节引脚:向上或向下调节输出电压 感应引脚:补偿任何电缆或PCB走线阻抗损失 电源OK引脚:表示输出电压稳定的输出信号
非隔离型转换器或开关稳压器可以有效地降低或增加输入直流电压以转成较低或较高的输出电压。 相较于隔离式稳压器,开关稳压器有下列的优点: 1.没有使用变压器时,输入和输出使用同一个接地,效率可以非常的高(>97%)。与隔离式转换器相比,这些低损耗允许更宽的工作温度和更高的功率密度。 2.开关稳压器调整内部的开/关空占比以补偿负载及/或输入电压的改变,故转换器可以在很大的输入电压范围(7:1或更宽)和负载范围(100:1)内有效率地运作。 3.开关稳压器通常使用逐周期控制器IC,因此可以很快地对动态负载变化或短路做出反应。
虽然我们的一些DC/DC转换器内置了Class A或Class B EMC滤波器,但我们的许多低成本DC/DC转换器仅包含简单的输入滤波器。客户可以为一个或所有转换器添加EMC滤波器来节省成本。我们的Class A和Class B应用备注中有给出使用外部EMI滤波器的建议。 我们所有的AC/DC转换器都标配内置Class B EMC滤波器。
"除了规格书中的标准范围以外,RECOM还能根据您特定的要求生产定制AC/DC和DC/DC转换器。 定制化通常分为两种:修改现有产品或新定制。修改后的电源可以用来“调整”现有规格以更符合应用需求。例如,非标准输出电压或超长引脚。原型样品也可以在短时间内以最低的成本生产。 新定制是指具有不同的形状、规格或附加输出的全新设计。通常需要NRE(不可退回工程)的费用和最小订单数量(MOQ)。有关更多信息,请联系Recom技术支持。"
每个转换器系列的最大允许控制引脚电压都不同。大多数的DC/DC转换器最高允许5V,有些则允许12V或者更高的电压。如要更多信息,请参阅规格书。除非在规格书里特别注明允许,请勿将未使用的控制引脚连接到+Vin。
隔离型DC/DC转换器的输入和输出之间没有电气连接,因此无论Vin+接到正电源然后Vin-接地,还是Vin+接地然后Vin-接到负电源,都没有关系。这在电信业上很有用处,例如,一个标准的-48V电源可以产生+5V的输出(Vin+ = 接地、Vin- = -48V、Vout+= 5V、Vout- = 接地)。 虽然这并不适用于非隔离式开关稳压器,但是R-78系列可以特别设定成从正输入电压产生负输出电压(请参考应用说明)。
我们的AC/DC转换器通常包含输入浪涌保护,但某些系列需要外部抑制MOV以满足所有的工作条件。 我们的DC/DC转换器通常不包含浪涌保护,但是我们在输入引脚附近放置了电解电容,通常足以满足61000-4-5的要求。
DC/DC转换器使用感应引脚(Sense+和Sense-)以调节传送至负载的输出电压,而非通过输出引脚检测。转换器使用四个连接;Vout+和Vout-传输高电流,两个低电流连接Sense+和Sense-则负责反馈。为了补偿转换器和负载之间的压差,使用感应引脚而非单纯将输出电压调高的优点是感应引脚可以在低和高负载电流下调节负载电压,避免在轻负载的情况下施加太高的负载电压。 感应引脚也可以用在一些负载分享控制器,可以让两个以上的DC/DC转换器并联以提高功率。
您可以用一个双路15V输出的转换器(+/-15V),去除输出地引脚,只用正输出电压和负输出电压的引脚。双路输出转换器的反馈回路是设计在正负输出之间,因此不连接输出地端引脚对转换器的正常工作是不受影响的。这就是所有双路转换器的原理,例如+/-5V = 10V、+/-9V = 18V、+/-12V = 24V以及 +/-15V = 30V。 如果不需要隔离功能,-ve输出引脚可以连接+ve输入引脚来提高供给的电压。例如,24V电源为供给一个隔离式24V输入、24V输出的DC/DC转换器接通电源将生成一个两倍功率、48V的输出电压:来自电源的24V@1A(24W)+来自转换器的24V@1A(24W)= 48V@1A(48W)。
使用远程开/关或控制引脚通的常见原因如下: 为了以低功率信号控制高功率转换器。控制引脚的输入功率通常只有几毫瓦,却可以启动或关闭高至一百瓦的转换器。这意味着微控制器或逻辑IC的低功率输出可以在不需额外的放大器或笨重的继电器的情况下控制系统。 为了依正确的顺序为多个转换器组成的系统上电或断电。很多复杂的电源基于安全考虑需依照一定的顺序启动或关闭。举例来说,计算器控制器的微处理器需要比其他周边设备早启动。另外一个例子是一个电源为另一个电源供电。主电源通常需要先到达一个稳定的输出电压之后辅助电源才能启动。 为了节约能源。在待机模式下,控制引脚可以用来为部份的电路断电,只维持中央看门狗电路运作。这对电源供电的电路来说十分重要,因为所有的DC/DC转换器即使在无负载下仍会消耗功率。 为了减少冲击电流。在一个有几个并联子系统的系统中,通常会错开每个子系统的启动时间以避免主电源过载或在接通时跳电或主保险丝熔断。
Recom所有的DC/DC转换器都不提供此项功能。几个转换器的同步振荡是一项有用的技术,拍频必须以主频增加的大量干扰为代价,需要回避。通常可以通过每个转换器的滤波单独来实现有效的结果,而不会产生强烈的主频干扰。
隔离是指在转换器输入和输出之间电的分离(安全隔离)。这意味着一个隔离转换器的输出是不直接连接到输入的,任何电干扰、电压差异和故障电流都是被阻隔的。有一些主芯片的供电要求必须与供电输出电路隔离,以达到准确的测量和有足够的安全,这一应用是非常重要的。 DC/DC转换器的DC隔离电压通常以秒为单位,AC/DC转换器的AC隔离电压则以每分钟为单位。
不同器件的MTBF(平均故障间隔时间)相加之后可以提供整体的可靠性。由于MTBF是所有电子器件的测量标准,因此规格书中有DC/DC转换器的数据是挺有用的。 MTBF数据还可用来比较两种不同DC/DC产品的可靠性。通常来说MTBF越高,产品的可靠性也就越高。比较不同制造商的MTBF时要注意他们的计算方式可能很不一样。
我们所有的DC/DC转换器都包含一个内置输入电容滤波器,因此正常工作时不需要外部电容,除非规格书中另有规定。可能还需要一个输入电容器以满足浪涌要求,或在负载点来平滑DC电源。如果多个DC/DC使用同一个电源,则建议将输入电容放在靠近输入引脚的位置。

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