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使用帶嵌入式變壓器的隔離式 DC-DC 轉換器以簡化組裝

2513548 2022-11-24 | pdf | 265.1KB | 次下載 | 免費

資料介紹

在降低成本和空間的驅動下，單片 DC-DC 轉換器是許多大容量應用的良好解決方案，但它們不能用于需要電源輸入與輸出電氣隔離的設計。醫療設備就是一個很好的例子。通常，可以改用板上安裝的隔離電源，但它們依賴于變壓器來實現所需的電氣隔離，從而降低了效率并增加了解決方案的成本、尺寸和重量。變壓器還引入了 DC-DC 轉換器性能的可變性，并使大批量自動化組裝變得困難。在降低成本和空間的驅動下，單片 DC-DC 轉換器是許多大容量應用的良好解決方案，但它們不能用于需要電源輸入與輸出電氣隔離的設計。醫療設備就是一個很好的例子。通常，可以改用板上安裝的隔離電源，但它們依賴于變壓器來實現所需的電氣隔離，從而降低了效率并增加了解決方案的成本、尺寸和重量。變壓器還引入了 DC-DC 轉換器性能的可變性，并使大批量自動化組裝變得困難。為了應對其中的許多挑戰，設計人員可以轉向將變壓器嵌入到轉換器基板中的隔離式 DC-DC 轉換器模塊。為了應對其中的許多挑戰，設計人員可以轉向將變壓器嵌入到轉換器基板中的隔離式 DC-DC 轉換器模塊。本文解釋了需要使用隔離式 DC-DC 轉換器的情況。然后介紹了本文解釋了需要使用隔離式 DC-DC 轉換器的情況。然后介紹了Murata ElectronicsMurata Electronics的示例解決方案，并展示了如何使用它們來實現隔離，而不會出現通常與基于變壓器的隔離式 DC-DC 轉換器相關的主要設計妥協。本文還介紹了轉換器的封裝如何滿足高級、自動化表面貼裝組裝的需要，并展示了如何將隔離式 DC-DC 轉換器設計成具有最小電壓和電流紋波并降低電磁干擾 (EMI) 的產品。的示例解決方案，并展示了如何使用它們來實現隔離，而不會出現通常與基于變壓器的隔離式 DC-DC 轉換器相關的主要設計妥協。本文還介紹了轉換器的封裝如何滿足高級、自動化表面貼裝組裝的需要，并展示了如何將隔離式 DC-DC 轉換器設計成具有最小電壓和電流紋波并降低電磁干擾 (EMI) 的產品。何時使用隔離轉換器何時使用隔離轉換器在傳統的 DC-DC 轉換器中，單個穩壓器電路允許電流直接從輸入流向輸出。這降低了復雜性、尺寸和價格。但有許多應用需要電流隔離（以下簡稱為“隔離”）以電氣隔離設備的輸入端和輸出端。例如，安全要求可能要求使用隔離式 DC-DC 轉換器——使用變壓器（或在某些情況下耦合電感器）在輸入端和輸出端之間的間隙傳輸電壓和電流——特別是如果輸入端已連接高到足以危及人類的電壓。隔離式 DC-DC 轉換器也可用于斷開接地環路，從而將電路中對噪聲敏感的部分與噪聲源分開（圖 1）。在傳統的 DC-DC 轉換器中，單個穩壓器電路允許電流直接從輸入流向輸出。這降低了復雜性、尺寸和價格。但有許多應用需要電流隔離（以下簡稱為“隔離”）以電氣隔離設備的輸入端和輸出端。例如，安全要求可能要求使用隔離式 DC-DC 轉換器——使用變壓器（或在某些情況下耦合電感器）在輸入端和輸出端之間的間隙傳輸電壓和電流——特別是如果輸入端已連接高到足以危及人類的電壓。隔離式 DC-DC 轉換器也可用于斷開接地環路，從而將電路中對噪聲敏感的部分與噪聲源分開（圖 1）。圖 1：基本的非隔離式 DC-DC 轉換器（頂部）與使用變壓器進行電流隔離的隔離式版本（底部）的比較。（圖片來源：Digi-Key Electronics）圖 1：基本的非隔離式 DC-DC 轉換器（頂部）與使用變壓器進行電流隔離的隔離式版本（底部）的比較。（圖片來源：Digi-Key Electronics）隔離式 DC-DC 轉換器的另一個特點是浮動輸出。雖然此類轉換器確實在輸出端子之間提供固定電壓，但相對于它們被隔離的電路中的電壓水平（即，它們“浮動”），它們并不具有定義的或固定的電壓。可以選擇將隔離式 DC-DC 轉換器的浮動輸出連接到輸出側的電路節點以固定其電壓，然后使輸出相對于位于輸出側電路中的另一點偏移或反轉。由于輸入和輸出電路是分開的，設計人員必須確保兩個電路都有自己的接地參考。隔離式 DC-DC 轉換器的另一個特點是浮動輸出。雖然此類轉換器確實在輸出端子之間提供固定電壓，但相對于它們被隔離的電路中的電壓水平（即，它們“浮動”），它們并不具有定義的或固定的電壓。可以選擇將隔離式 DC-DC 轉換器的浮動輸出連接到輸出側的電路節點以固定其電壓，然后使輸出相對于位于輸出側電路中的另一點偏移或反轉。