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使用带嵌入式变压器的隔离式 DC-DC 转换器以简化组装

2513548 2022-11-24 | pdf | 265.1KB | 次下载 | 免费

资料介绍

在降低成本和空间的驱动下，单片 DC-DC 转换器是许多大容量应用的良好解决方案，但它们不能用于需要电源输入与输出电气隔离的设计。医疗设备就是一个很好的例子。通常，可以改用板上安装的隔离电源，但它们依赖于变压器来实现所需的电气隔离，从而降低了效率并增加了解决方案的成本、尺寸和重量。变压器还引入了 DC-DC 转换器性能的可变性，并使大批量自动化组装变得困难。在降低成本和空间的驱动下，单片 DC-DC 转换器是许多大容量应用的良好解决方案，但它们不能用于需要电源输入与输出电气隔离的设计。医疗设备就是一个很好的例子。通常，可以改用板上安装的隔离电源，但它们依赖于变压器来实现所需的电气隔离，从而降低了效率并增加了解决方案的成本、尺寸和重量。变压器还引入了 DC-DC 转换器性能的可变性，并使大批量自动化组装变得困难。为了应对其中的许多挑战，设计人员可以转向将变压器嵌入到转换器基板中的隔离式 DC-DC 转换器模块。为了应对其中的许多挑战，设计人员可以转向将变压器嵌入到转换器基板中的隔离式 DC-DC 转换器模块。本文解释了需要使用隔离式 DC-DC 转换器的情况。然后介绍了本文解释了需要使用隔离式 DC-DC 转换器的情况。然后介绍了Murata ElectronicsMurata Electronics的示例解决方案，并展示了如何使用它们来实现隔离，而不会出现通常与基于变压器的隔离式 DC-DC 转换器相关的主要设计妥协。本文还介绍了转换器的封装如何满足高级、自动化表面贴装组装的需要，并展示了如何将隔离式 DC-DC 转换器设计成具有最小电压和电流纹波并降低电磁干扰 (EMI) 的产品。的示例解决方案，并展示了如何使用它们来实现隔离，而不会出现通常与基于变压器的隔离式 DC-DC 转换器相关的主要设计妥协。本文还介绍了转换器的封装如何满足高级、自动化表面贴装组装的需要，并展示了如何将隔离式 DC-DC 转换器设计成具有最小电压和电流纹波并降低电磁干扰 (EMI) 的产品。何时使用隔离转换器何时使用隔离转换器在传统的 DC-DC 转换器中，单个稳压器电路允许电流直接从输入流向输出。这降低了复杂性、尺寸和价格。但有许多应用需要电流隔离（以下简称为“隔离”）以电气隔离设备的输入端和输出端。例如，安全要求可能要求使用隔离式 DC-DC 转换器——使用变压器（或在某些情况下耦合电感器）在输入端和输出端之间的间隙传输电压和电流——特别是如果输入端已连接高到足以危及人类的电压。隔离式 DC-DC 转换器也可用于断开接地环路，从而将电路中对噪声敏感的部分与噪声源分开（图 1）。在传统的 DC-DC 转换器中，单个稳压器电路允许电流直接从输入流向输出。这降低了复杂性、尺寸和价格。但有许多应用需要电流隔离（以下简称为“隔离”）以电气隔离设备的输入端和输出端。例如，安全要求可能要求使用隔离式 DC-DC 转换器——使用变压器（或在某些情况下耦合电感器）在输入端和输出端之间的间隙传输电压和电流——特别是如果输入端已连接高到足以危及人类的电压。隔离式 DC-DC 转换器也可用于断开接地环路，从而将电路中对噪声敏感的部分与噪声源分开（图 1）。图 1：基本的非隔离式 DC-DC 转换器（顶部）与使用变压器进行电流隔离的隔离式版本（底部）的比较。（图片来源：Digi-Key Electronics）图 1：基本的非隔离式 DC-DC 转换器（顶部）与使用变压器进行电流隔离的隔离式版本（底部）的比较。（图片来源：Digi-Key Electronics）隔离式 DC-DC 转换器的另一个特点是浮动输出。虽然此类转换器确实在输出端子之间提供固定电压，但相对于它们被隔离的电路中的电压水平（即，它们“浮动”），它们并不具有定义的或固定的电压。可以选择将隔离式 DC-DC 转换器的浮动输出连接到输出侧的电路节点以固定其电压，然后使输出相对于位于输出侧电路中的另一点偏移或反转。由于输入和输出电路是分开的，设计人员必须确保两个电路都有自己的接地参考。隔离式 DC-DC 转换器的另一个特点是浮动输出。虽然此类转换器确实在输出端子之间提供固定电压，但相对于它们被隔离的电路中的电压水平（即，它们“浮动”），它们并不具有定义的或固定的电压。可以选择将隔离式 DC-DC 转换器的浮动输出连接到输出侧的电路节点以固定其电压，然后使输出相对于位于输出侧电路中的另一点偏移或反转。