管理多個(gè)電源軌的復(fù)雜性

 

工業(yè)制造的規(guī)模不斷增長(zhǎng)，工廠車(chē)間部署的技術(shù)也越來(lái)越多。隨著工廠地皮越來(lái)越貴，單個(gè)控制柜中放置的設(shè)備數(shù)量和計(jì)算工作量都在迅速增加。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，許多工程師正在自己的設(shè)計(jì)中使用更強(qiáng)大的片上系統(tǒng)（SoC）和可編程邏輯器件。通常情況下，如果使用更復(fù)雜的設(shè)備，那么所需要的各種電源軌的數(shù)量也會(huì)增加。傳統(tǒng)的電壓軌，如1.8V、3.3V和5V，可由12V背板上的中間總線轉(zhuǎn)換器提供?，F(xiàn)在，需要24V電壓軌的情況也越來(lái)越多。簡(jiǎn)而言之，設(shè)計(jì)工程師需要適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性以及多種不同的供電電壓和電流處理能力。

 

使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器滿足更高電壓輸出的需求

 

DC/DC轉(zhuǎn)換器是一種提供中低電源電壓的常用方法，無(wú)論是對(duì)于中間總線架構(gòu)還是負(fù)載點(diǎn)，都很受歡迎。可調(diào)節(jié)式單輸出和雙輸出版本最受用戶青睞，其中的大多數(shù)還提供隔離措施，這對(duì)于遵守各種安全標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。在工程師們規(guī)劃新設(shè)計(jì)的電源架構(gòu)時(shí)，它們無(wú)疑是＂首選＂器件。但有時(shí)應(yīng)用可能需要更高的輸出電壓軌來(lái)支持特定功能，如果電源要求不太高，比較自然的選擇是另外增加一個(gè)提供所需電壓（比如24V）的DC/DC轉(zhuǎn)換器。遺憾的是，這會(huì)帶來(lái)一些復(fù)雜的情況需要小心考慮。首先，可能需要再另外采購(gòu)一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，這會(huì)帶來(lái)更多的管理工作。另外，在本例中，一個(gè)單輸出24V DC/DC轉(zhuǎn)換器可能會(huì)在PCB上占用更大的面積。而且根據(jù)轉(zhuǎn)換器的具體構(gòu)造，這樣可能還會(huì)影響整個(gè)設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）。所以，使用電壓更高的單輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器可能會(huì)帶來(lái)一些額外成本。

 

解決這一難題的可行方法是使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器來(lái)提供一個(gè)更高的電壓輸出。例如，考慮圖1所示的雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器。它提供經(jīng)過(guò)濾波、調(diào)節(jié)和隔離的+/-12V輸出。在內(nèi)部，轉(zhuǎn)換器使用兩個(gè)獨(dú)立但相同的次級(jí)線圈串聯(lián)在一起，提供一個(gè)中點(diǎn)公共0V電壓軌。這是一種為應(yīng)用提供+12V和-12V輸出的流行方式。

 

圖1：該圖展示了一個(gè)雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器，在公共接地點(diǎn)周?chē)峁?/-12V輸出。（資料來(lái)源：TDK Lambda）

 

不過(guò)，通過(guò)組合使用次級(jí)線圈，設(shè)計(jì)工程師不必使用中間抽頭0V連接也能實(shí)現(xiàn)24V電壓輸出（圖2）。轉(zhuǎn)換器沒(méi)有任何變化，仍然是一個(gè)雙輸出+/-12V轉(zhuǎn)換器，但它從同一個(gè)封裝提供一個(gè)+24V電壓輸出。由于此輸出是通過(guò)串聯(lián)使用兩個(gè)次級(jí)線圈得到的，所以產(chǎn)生的+24V輸出電流與上面單輸出的額定電流相同。同樣，設(shè)計(jì)工程師也可以使用一個(gè)+/-15V轉(zhuǎn)換器來(lái)提供一個(gè)30V輸出。

 

在開(kāi)始使用雙DC/DC轉(zhuǎn)換器提供單一輸出前，建議仔細(xì)閱讀制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)，確定是否可以這樣使用。

 

圖2：該圖展示了與圖1中相同的轉(zhuǎn)換器，被配置為提供一個(gè)24V輸出。（資料來(lái)源：TDK Lambda）

 

TDK Lambda CCG系列

 

適合以這種方式使用的一種轉(zhuǎn)換器是TDK Lambda CCG系列（見(jiàn)圖3），其中的CCG30-24-12D 型號(hào)將是上面配置中的代表性DC/DC轉(zhuǎn)換器。該系列的15W到30W隔離型高效率（高達(dá)92%）DC/DC轉(zhuǎn)換器采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的25.4mmx25.4mm尺寸，可適應(yīng)9V至36V或18V至76V的超寬4:1輸入電壓范圍。此外，這些轉(zhuǎn)換器的全部六個(gè)面都有屏蔽，有助于降低輻射噪聲并確保符合電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)。

 

圖3：采用雙輸出設(shè)計(jì)的TDK Lambda CCG系列DC/DC轉(zhuǎn)換器助力工程師開(kāi)發(fā)支持更高電壓軌的產(chǎn)品。（資料來(lái)源：TDK Lambda）

 

CCG系列可在-40°C至85°C的溫度范圍內(nèi)工作，適合工業(yè)、通信以及測(cè)試測(cè)量應(yīng)用。

 

提供更高輸出電壓的可行解決方案

 

通過(guò)使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器來(lái)提供更高電壓軌，可以簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)，并且還有可能降低總體物料成本。

 

作者簡(jiǎn)介

 

 

Robert Huntley是一位具有HND資格認(rèn)證的工程師和技術(shù)作家。他擁有電信、導(dǎo)航系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用工程等專業(yè)背景，代表貿(mào)澤電子撰寫(xiě)了很多技術(shù)和實(shí)踐文章。

 

本文轉(zhuǎn)載自貿(mào)澤電子。

 

 

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