管理多個電源軌的復雜性

 

工業(yè)制造的規(guī)模不斷增長，工廠車間部署的技術也越來越多。隨著工廠地皮越來越貴，單個控制柜中放置的設備數(shù)量和計算工作量都在迅速增加。為了應對這些挑戰(zhàn)，許多工程師正在自己的設計中使用更強大的片上系統(tǒng)（SoC）和可編程邏輯器件。通常情況下，如果使用更復雜的設備，那么所需要的各種電源軌的數(shù)量也會增加。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。現(xiàn)在，需要24V電壓軌的情況也越來越多。簡而言之，設計工程師需要適應不斷增長的設計復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，無論是對于中間總線架構(gòu)還是負載點，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，這對于遵守各種安全標準至關重要。在工程師們規(guī)劃新設計的電源架構(gòu)時，它們無疑是＂首選＂器件。但有時應用可能需要更高的輸出電壓軌來支持特定功能，如果電源要求不太高，比較自然的選擇是另外增加一個提供所需電壓（比如24V）的DC/DC轉(zhuǎn)換器。遺憾的是，這會帶來一些復雜的情況需要小心考慮。首先，可能需要再另外采購一個DC/DC轉(zhuǎn)換器，這會帶來更多的管理工作。另外，在本例中，一個單輸出24V DC/DC轉(zhuǎn)換器可能會在PCB上占用更大的面積。而且根據(jù)轉(zhuǎn)換器的具體構(gòu)造，這樣可能還會影響整個設備的平均無故障時間（MTBF）。所以，使用電壓更高的單輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器可能會帶來一些額外成本。

 

解決這一難題的可行方法是使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器來提供一個更高的電壓輸出。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)換器使用兩個獨立但相同的次級線圈串聯(lián)在一起，提供一個中點公共0V電壓軌。這是一種為應用提供+12V和-12V輸出的流行方式。

 

圖1：該圖展示了一個雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器，在公共接地點周圍提供+/-12V輸出。（資料來源：TDK Lambda）

 

不過，通過組合使用次級線圈，設計工程師不必使用中間抽頭0V連接也能實現(xiàn)24V電壓輸出（圖2）。轉(zhuǎn)換器沒有任何變化，仍然是一個雙輸出+/-12V轉(zhuǎn)換器，但它從同一個封裝提供一個+24V電壓輸出。由于此輸出是通過串聯(lián)使用兩個次級線圈得到的，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，設計工程師也可以使用一個+/-15V轉(zhuǎn)換器來提供一個30V輸出。

 

在開始使用雙DC/DC轉(zhuǎn)換器提供單一輸出前，建議仔細閱讀制造商的數(shù)據(jù)手冊，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24V輸出。（資料來源：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（見圖3），其中的CCG30-24-12D 型號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92%）DC/DC轉(zhuǎn)換器采用業(yè)界標準的25.4mmx25.4mm尺寸，可適應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）標準。

 

圖3：采用雙輸出設計的TDK Lambda CCG系列DC/DC轉(zhuǎn)換器助力工程師開發(fā)支持更高電壓軌的產(chǎn)品。（資料來源：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)、通信以及測試測量應用。

 

提供更高輸出電壓的可行解決方案

 

通過使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器來提供更高電壓軌，可以簡化電源設計，并且還有可能降低總體物料成本。

 

作者簡介

 

 

Robert Huntley是一位具有HND資格認證的工程師和技術作家。他擁有電信、導航系統(tǒng)和嵌入式應用工程等專業(yè)背景，代表貿(mào)澤電子撰寫了很多技術和實踐文章。

 

本文轉(zhuǎn)載自貿(mào)澤電子。

 

 

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