原创深度:需要更高输出电压?双输出DC/DC转换器为您提供更好的选择!

作者:Robert Huntley 贸泽电子

物联网(IoT)让整个世界的关联越来越强。当产品、应用程序和技术需要配合更复杂的设备使用时,就需要更复杂的电源电压。要提供更高电压轨,其中一种方法是使用双输出DC/DC转换器。本文将介绍如何在设计中引入双输出DC/DC转换器,以满足对更高电源电压的需求。

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管理多个电源轨的复杂性

工业制造的规模不断增长,工厂车间部署的技术也越来越多。随着工厂地皮越来越贵,单个控制柜中放置的设备数量和计算工作量都在迅速增加。为了应对这些挑战,许多工程师正在自己的设计中使用更强大的片上系统(SoC)和可编程逻辑器件。通常情况下,如果使用更复杂的设备,那么所需要的各种电源轨的数量也会增加。传统的电压轨,如1.8V、3.3V和5V,可由12V背板上的中间总线转换器提供。现在,需要24V电压轨的情况也越来越多。简而言之,设计工程师需要适应不断增长的设计复杂性以及多种不同的供电电压和电流处理能力。

使用双输出DC/DC转换器满足更高电压输出的需求

DC/DC转换器是一种提供中低电源电压的常用方法,无论是对于中间总线架构还是负载点,都很受欢迎。可调节式单输出和双输出版本最受用户青睐,其中的大多数还提供隔离措施,这对于遵守各种安全标准至关重要。在工程师们规划新设计的电源架构时,它们无疑是"首选"器件。但有时应用可能需要更高的输出电压轨来支持特定功能,如果电源要求不太高,比较自然的选择是另外增加一个提供所需电压(比如24V)的DC/DC转换器。遗憾的是,这会带来一些复杂的情况需要小心考虑。首先,可能需要再另外采购一个DC/DC转换器,这会带来更多的管理工作。另外,在本例中,一个单输出24V DC/DC转换器可能会在PCB上占用更大的面积。而且根据转换器的具体构造,这样可能还会影响整个设备的平均无故障时间(MTBF)。所以,使用电压更高的单输出DC/DC转换器可能会带来一些额外成本。

解决这一难题的可行方法是使用双输出DC/DC转换器来提供一个更高的电压输出。例如,考虑图1所示的双输出DC/DC转换器。它提供经过滤波、调节和隔离的+/-12V输出。在内部,转换器使用两个独立但相同的次级线圈串联在一起,提供一个中点公共0V电压轨。这是一种为应用提供+12V和-12V输出的流行方式。

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图1:该图展示了一个双输出DC/DC转换器,在公共接地点周围提供+/-12V输出。(资料来源:TDK Lambda)

不过,通过组合使用次级线圈,设计工程师不必使用中间抽头0V连接也能实现24V电压输出(图2)。转换器没有任何变化,仍然是一个双输出+/-12V转换器,但它从同一个封装提供一个+24V电压输出。由于此输出是通过串联使用两个次级线圈得到的,所以产生的+24V输出电流与上面单输出的额定电流相同。同样,设计工程师也可以使用一个+/-15V转换器来提供一个30V输出。

在开始使用双DC/DC转换器提供单一输出前,建议仔细阅读制造商的数据手册,确定是否可以这样使用。

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图2:该图展示了与图1中相同的转换器,被配置为提供一个24V输出。(资料来源:TDK Lambda)

TDK Lambda CCG系列

适合以这种方式使用的一种转换器是TDK Lambda CCG系列(见图3),其中的CCG30-24-12D 型号将是上面配置中的代表性DC/DC转换器。该系列的15W到30W隔离型高效率(高达92%)DC/DC转换器采用业界标准的25.4mmx25.4mm尺寸,可适应9V至36V或18V至76V的超宽4:1输入电压范围。此外,这些转换器的全部六个面都有屏蔽,有助于降低辐射噪声并确保符合电磁兼容性(EMC)标准。

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图3:采用双输出设计的TDK Lambda CCG系列DC/DC转换器助力工程师开发支持更高电压轨的产品。(资料来源:TDK Lambda)

CCG系列可在-40°C至85°C的温度范围内工作,适合工业、通信以及测试测量应用。

提供更高输出电压的可行解决方案

通过使用双输出DC/DC转换器来提供更高电压轨,可以简化电源设计,并且还有可能降低总体物料成本。

作者简介

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Robert Huntley是一位具有HND资格认证的工程师和技术作家。他拥有电信、导航系统和嵌入式应用工程等专业背景,代表贸泽电子撰写了很多技术和实践文章。

原文链接:
https://www.mouser.cn/blog/achieving-single-higher-voltage-from-dual-output-dc-dc-converter

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