Dc dc с гальванической развязкой. DC/DC преобразователи с гальванической развязкой: принцип работы, виды, применение

Что такое DC/DC преобразователь с гальванической развязкой. Как работает DC/DC конвертер. Какие бывают виды DC/DC преобразователей. Где применяются DC/DC преобразователи с гальванической развязкой.

Что такое DC/DC преобразователь с гальванической развязкой

DC/DC преобразователь с гальванической развязкой — это устройство, которое преобразует один уровень постоянного напряжения в другой, обеспечивая при этом электрическую изоляцию между входной и выходной цепями. Основные особенности таких преобразователей:

• Наличие трансформатора для гальванической развязки входа и выхода
• Возможность получения на выходе напряжения, значительно отличающегося от входного
• Высокая эффективность преобразования (КПД до 95%)
• Компактные размеры благодаря работе на высоких частотах
• Защита нагрузки от помех и перенапряжений со стороны входной цепи

Гальваническая развязка обеспечивает безопасность и надежность работы в системах с разными уровнями напряжений и потенциалов.

Принцип работы DC/DC преобразователя с гальванической развязкой

Как работает DC/DC конвертер с гальванической развязкой? Рассмотрим основные этапы его функционирования:

1. Входное постоянное напряжение преобразуется в переменное высокой частоты с помощью инвертора на транзисторных ключах.
2. Полученное переменное напряжение подается на первичную обмотку трансформатора.
3. Во вторичной обмотке трансформатора наводится напряжение, гальванически не связанное с первичной цепью.
4. Напряжение со вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется.
5. На выходе получается постоянное напряжение требуемого уровня, электрически изолированное от входа.

За счет изменения скважности управляющих импульсов и коэффициента трансформации можно регулировать выходное напряжение в широких пределах.

Основные виды DC/DC преобразователей с гальванической развязкой

Существует несколько основных типов DC/DC конвертеров с гальванической развязкой:

1. Однотактный прямоходовый преобразователь

Простая схема с одним силовым ключом. Энергия передается в нагрузку при замкнутом ключе. Недостаток — односторонее подмагничивание сердечника трансформатора.

2. Двухтактный преобразователь

Использует два ключа, работающих поочередно. Обеспечивает двустороннее перемагничивание сердечника и более эффективное использование трансформатора.

3. Полумостовой преобразователь

Схема на двух ключах с общей точкой. Позволяет получить больший диапазон выходных напряжений по сравнению с однотактными схемами.

4. Мостовой преобразователь

Четыре ключа образуют мостовую схему. Обеспечивает максимальную мощность и эффективность преобразования для высоковольтных применений.

Области применения DC/DC преобразователей с гальванической развязкой

DC/DC конвертеры с гальванической развязкой широко используются в различных областях:

• Телекоммуникационное оборудование
• Медицинская техника
• Промышленная автоматика
• Источники бесперебойного питания
• Зарядные устройства
• Системы электропитания транспортных средств
• Возобновляемые источники энергии (солнечные инверторы)

Где применяются DC/DC преобразователи с гальванической развязкой? Рассмотрим несколько конкретных примеров:

Электропитание медицинского оборудования

В медицинской технике критически важна электробезопасность пациентов. DC/DC преобразователи с усиленной гальванической изоляцией обеспечивают надежное разделение цепей питания от сети и чувствительных измерительных цепей, контактирующих с пациентом.

Источники питания для телекоммуникаций

В телекоммуникационных системах часто требуется преобразование напряжения аккумуляторных батарей (24В или 48В) в различные уровни напряжений для питания отдельных узлов. Изолированные DC/DC модули позволяют создать надежную систему электропитания.

Промышленные системы управления

В промышленной автоматике гальваническая развязка необходима для защиты чувствительных цепей управления от помех и перенапряжений силовых цепей. DC/DC преобразователи обеспечивают изолированное питание датчиков, контроллеров и интерфейсов.

Преимущества использования DC/DC преобразователей с гальванической развязкой

Применение DC/DC конвертеров с гальванической развязкой дает ряд важных преимуществ:

• Повышение безопасности за счет электрической изоляции входных и выходных цепей
• Устранение паразитных контуров заземления и снижение уровня помех в системе
• Возможность использования в системах с разными уровнями напряжений и потенциалов
• Защита нагрузки от перенапряжений и переходных процессов во входной цепи
• Возможность получения нескольких гальванически развязанных выходных напряжений
• Компактность и высокая эффективность по сравнению с линейными стабилизаторами

Эти преимущества делают DC/DC преобразователи с гальванической развязкой незаменимыми во многих современных электронных устройствах и системах.

Как выбрать DC/DC преобразователь с гальванической развязкой

При выборе DC/DC конвертера с гальванической развязкой следует учитывать несколько ключевых параметров:

• Диапазон входных и выходных напряжений
• Требуемая выходная мощность
• Уровень изоляции (напряжение изоляции)
• КПД преобразования
• Уровень пульсаций и шумов на выходе
• Диапазон рабочих температур
• Габаритные размеры

Как правильно подобрать DC/DC преобразователь для конкретного применения? Рассмотрим основные шаги:

1. Определите требуемые входные и выходные напряжения
2. Рассчитайте необходимую выходную мощность с учетом запаса
3. Выберите уровень изоляции в соответствии с требованиями безопасности
4. Проверьте соответствие КПД и уровня пульсаций требованиям системы
5. Убедитесь в совместимости с условиями эксплуатации (температура, влажность)
6. Сравните габариты преобразователя с доступным пространством на плате

Правильный выбор DC/DC преобразователя позволит создать надежную и эффективную систему электропитания.

Перспективы развития DC/DC преобразователей с гальванической развязкой

Технологии DC/DC конвертеров постоянно совершенствуются. Основные тенденции развития:

• Повышение рабочих частот для уменьшения габаритов
• Применение новых магнитных материалов для снижения потерь
• Использование GaN и SiC транзисторов для повышения эффективности
• Интеграция дополнительных функций защиты и диагностики
• Разработка цифровых систем управления преобразователями

Эти инновации позволят создавать еще более компактные, эффективные и интеллектуальные DC/DC преобразователи с гальванической развязкой для применения в различных областях электроники и энергетики.

Мелкий преобразователь напряжения мощностью 15 Ватт с гальванической развязкой

Еще один преобразователь из напряжения 36-75 Вольт в 12 с гальванической развязкой, на этот раз относительно небольшой мощности, всего 15 Ватт, но как по мне, то все равно полезный.
Осмотр, немножко информации из даташита, тесты и выводы.

Данный обзор является продолжением серии обзоров о различных преобразователях напряжения ориентированных на работу от первичного БП или аккумуляторных сборок с напряжением от 36 до 75 Вольт. Устройство относительно узкоспециализированное, но имеющее свою нишу, где оно может заменить обычные stepdown преобразователи, попутно обеспечив большую сохранность вашей нагрузки даже если выйдет из строя.

Покупался он в том же магазина не Таобао, что и предыдущие, мощностью 50 Ватт, стоит чуть дешевле, но имеет почти в три раза меньшую мощность.
Упаковка посредника в виде обычного пакета, собственной упаковки преобразователь не имеет, просто вставлен в кусочек вспененного полиэтилена.

Размер реально мелкий, да и весит всего 8 грамм, потому его как и предыдущие удобно докидывать в посылку, особенно если у посредника есть особенности по весу посылок.

Преобразователь в сравнении с предыдущими, на самом деле он не сильно и меньше.

В описании заявлен производитель — Lineage power, модель — SW001A2B91Z, но по этому обозначению я нашел только такой даташит, собственно без разницы, так как речь идет о том же модуле.
Общая информация.

Выпускается в четырех вариантах выходного напряжения, 3.3, 5, 12 и 15 Вольт, у продавца были только на 12, но мне они собственно и были нужны, хотя как вариант, устроил бы и на 15.
Уже потом обратил внимание на строку — External capacitance, 1000мкФ для 3.3 и 5 Вольт версий и 220мкФ для 12 и 15 Вольт, в моих тестах нагрузка и осциллограф подключались просто к плате без дополнительных конденсаторов, что конечно немного ухудшило результаты тестов.

Информация о предельных режимах, а также напряжении изоляции вход/выход и ресурсе, который заявлен как 8200000 часов при 80% нагрузки и 25 градусах с небольшим обдувом.

Что это я даташиты и даташиты, надо и на сам модуль хоть посмотреть более внимательно 🙂
Немного пыльный, компактный, внешне аккуратный. Также на плате по вторичной стороне стоит еще какой-то мелкий трансформатор.

Существует две модификации модуля, с выводами и под поверхностный монтаж, как вы понимаете, у меня первый вариант. Любопытно что второй тип модулей идет в ленте по типу обычных резисторов и микросхем.

Кроме того опционально модули поддерживают управление включением и коррекцию выходного напряжения.
Средний контакт по входу при подаче нуля включает модуль, есть версия с управлением единицей. Напряжение на этом контакте около 9 Вольт, ток КЗ 25-27мА.

Выход можно регулировать в диапазоне 90-110%, по сути просто небольшая корректировка, 11.8-13.2 Вольта.

Назначение контактов и габаритные размеры модуля. Меня всегда в фирменных даташитах радовало то, что дается максимум информации.

Вид сверху

Вид снизу, вверху виден оптрон обратной связи. Вообще по сути это миниатюрный блок питания, только на более низкое входное напряжение и без диодного моста на входе.

Как и у всех предыдущих преобразователей, здесь также применен печатный трансформатор, т.е. обмотки сформированы дорожками на многослойной плате, отчасти потому она такая толстая.

Как обычно, тесты.
Потребление при напряжении 36 и 62 Вольта в дежурном режиме и активном без нагрузки.

В активном режиме потребление довольно приличное, но вылез интересный момент, через 10-20 секунд ток потребления падает примерно на треть, т.е. было 30мА, стало 20.

Запускается модуль при 33 Вольта. При 36 обеспечивает на выходе 1.5 Ампера при заявленных 1.25, при 1.6 Ампера напряжение начинает падать.

При входном 62 Вольта без проблем выдал ток 1.6 Ампера, больше не нагружал. Вообще точность поддержания напряжения на 5 баллов, преобразователь держит стабильно напряжение во всем диапазоне нагрузок.

Пульсации на выходе при напряжении 36 Вольт и в режиме — без нагрузки, 33%, 66%, 100%.
Режим — 50мВ/дел, 20 МГц ограничение, щуп включен с фильтром из конденсаторов 0.1мкФ и 1мкФ.

Все то же самое, но входное напряжение 62 Вольта.

А это маленькое пояснение, почему я подключил щуп с двумя конденсаторами, как делал раньше, а не просто к выходу.
Слева вариант с фильтром, входное 62 Вольта, нагрузка 66 и 100%, справа без фильтра.
Так как осциллограф имеет питание от той же сети, то на вход ему лезет все что угодно, попутно к полезному сигналу и я к этому никак не привыкну, видимо придется делать ему все таки гальваническую развязку по питанию.
После моего мелкого DS203 измерять действительно неудобно, потому как есть и так сложная цепь — блок питания, электронная нагрузка, компьютер и у каждого свой импульсный блок питания и ко всему этому добавляется еще и блок питания осциллографа.

Теперь немного о КПД, ниже несколько фото, напряжение 36 и 62 Вольта, ток нагрузки 0.2, 0.6 и 1.25 Ампера, соответственно мощность по выходу 2. 4, 7.2 и 15 Ватт. Конечно блок питания не является измерительным прибором, но я специально проверил, разница в установке тока с моим мультиметром составила около 1-3 мА, так что думаю можно ею пренебречь и смотреть на данные с ваттметра блока питания.

А теперь все то же самое, только немного больше и в виде таблицы.
Получается, что при низком входном КПД выше при малых нагрузках, при высоком, уже при близких к максимальным, но в среднем держится на уровне около 90% заметно снижаясь только при малых нагрузках, потому в таком режиме использовать его не очень выгодно.

Пара термограмм, сначала я минут 20 гонял его без нагрузки, при этом нагрев составил около 55 градусов, затем нагрузил на заявленные 15 Ватт и погонял еще 10 минут, температура поднялась до 72 градусов. В обоих случаях самым горячим компонентом был магнитопровод трансформатора. Входное напряжение было 48 Вольт.
Собственно здесь можно сказать, что можно эксплуатировать в полном диапазоне мощностей не особо заботясь о охлаждении, хотя конечно если запихнуть его в мелкую закрытую коробочку, то скорее всего перегреется.

У продавца на странице предлагается вариант с корпусом, правда на этикетке указано 12 Вольт 2 Ампера при входном 15-50 Вольт, думаю фото от другой модели.

Хотя при этом внутри стоит такая же плата как в обзоре. Но в любом случае как по мне, то тянуть с Тао еще и корпус, который существенно больше преобразователя, а еще и добавляет вес, как-то совсем невыгодно.

Групповое фото для сравнения, здесь и мощные модели и обозреваемая крошка.

По итогам тестов могу сказать только то, что преобразователь понравился и я уже знаю куда его применю, в новый регулируемый блок питания, которому надо гальванически отвязанные 12 Вольт с мощностью порядка 5-7 Ватт при питании от основного блока с напряжением порядка 36-40 Вольт.
Кроме того жалею что купил всего один, надо было хотя бы штуки три, пусть лежат, вдруг пригодятся.

На этом у меня все, надеюсь что информация была полезной.

Принцип работы и разновидности DC-DС преобразователей

Что такое DC/DC преобразователь постоянного тока или описание принципа работы DC/DC преобразователей применяемых для построения источников питания

DC/DC преобразователи питания постоянного тока широко применяются в различных электронных приборах, вычислительной технике, устройствах телекоммуникации, автоматизированных системах управления (АСУ), мобильных устройствах и т. д.
DC/DC преобразователи применяются для изменения выходного напряжения как в большую, так и в меньшую сторону, относительно напряжения на входе.

Типы DC DC преобразователей

DC-DC модуль
Buck-boost DC-DC Модуль преобразования напряжения

Сегодня на рынке существует различные типы DC/DC конвертеров, которые используются потребителями.

1. DC/DC преобразователи без индуктивности.

Для питания маломощных нагрузок выгодно использовать преобразователи на коммутируемых конденсаторах. Использование таких устройств не требует наличия дорогих моточных компонентов, поэтому они позволяют создать дешевые и компактные модули питания. Подобные преобразователи могут быть как с фиксированным напряжением, так регулируемые.

2. DC/DС преобразователи с индуктивностью.

Большой популярностью пользуются преобразователи без гальванической развязки между входом и выходом. В данном типе DC-DC конвертера находится единичный изолированный источник питания. В зависимости от положения ключа, напряжение может повышаться, понижаться или инвертироваться в напряжение с обратной полярностью. Ключевыми элементами часто выступают биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и полевые транзисторы разного типа (FET).

Среди конвертеров с индуктивностью можно встретить следующие типы:

• Понижающий импульсный DC-DC преобразователь. В роли ключа выступает транзистор, управляемый с помощью широтно-импульсного модулятора.
• Повышающий импульсный DC-DC преобразователь. Его особенности мы рассмотрим ниже.
• Преобразователь с регулируемым выходным напряжением. Такие устройства позволяют получить как повышенное, так и пониженное напряжение на выходе. Зачем это нужно? Например, для использования в устройствах, где напряжение задается Li-ионной батареей. Со временем, когда батарея ослабевает, её напряжение уменьшается, но использование такого преобразователя позволяет всегда поддерживать заданное значение на выходе.
• Преобразователь с любым выходным напряжением. Они способны производить как повышенное, так и пониженное напряжение на выходе. Зачем они нужны? Например, для использования в схемах, где напряжение задается Li-ионной батареей. Они имеют напряжение 3,3 В. Со временем эксплуатации ее напряжение уменьшается, и поэтому есть смысл преобразовывать его до 3,3В на выходе. Примером такого устройства является Buck-boost DC DC преобразователь от Террател.

Рис. Составные узлы DC-DC преобразователя

3. DC/DC преобразователь с гальванической развязкой.

В таких преобразователях постоянного тока применяются импульсные трансформаторы с несколькими обмотками, благодаря чему отсутствует связь между входной и выходной цепями.
Для таких устройств характерна большая разница потенциалов между входным и выходным напряжением. Например, они используются в блоках питания импульсных фотовспышек, которые имеют на выходное напряжение около 400В.

Принцип работы DC-DC преобразователя

Описания принципа работы DC/DC преобразователя рассмотрим на следующем примере.

Итак, у нас есть 5В постоянного тока из которых нам необходимо получить большее напряжение. Существует несколько вариантов решения данной задачи. Например, параллельно заряжать конденсаторы, а потом последовательно их переключать. Причем делать это надо очень быстро, по несколько раз в секунду. Конечно, на практике это нереально, поэтому существуют специальные DC/DC преобразователи для решения этой задачи.

Чтобы понять, что такое DC/DC конвертер и какой у него принцип роботы, представим вариант работы системы подачи воды потребителю.

Этап 1 – Процесс разгона турбины.
Для начала нам необходимо разогнать турбину. Для этого открывается заслонка, и вода быстро сливается, передавая часть своей энергии турбине, благодаря чему последняя начинает раскручиваться.

Этап 2 – Заполнение емкости накопителя воды и давления.

Заслонка закрывается. Порция воды, толкаемая раскрученной турбиной-маховиком, приоткрывает клапан и наполняет емкость накопителя воды и давления. Другая часть воды направляется к потребителю, только уже с повышенным давлением от емкости-накопителя. При этом клапан препятствует обратному ходу воды в сторону турбины в случае возникновения большего давления от емкости накопителя.

Этап 3 – Получение энергии из емкости накопителя давления и разгон турбины.

Скорость турбины начинает падать. Давления воды уже не достаточно для продавливания клапана, а энергии в емкости накопителя воды накоплено достаточно. Затем, заслонка открывается снова, и вода начинает быстро раскручивать турбину. При этом поток воды к потребителю не прекращается, так как он получает её из емкости накопителя.

Дальше цикл раскрутки турбины и заполнения емкости накопителя воды и давления повторяется.

По аналогичному принципу работает любой DC DC преобразователь.

Ниже представлена электрическая схема DC DC преобразователя, на которой мы рассмотрим принцип его работы.

При этом роль турбины в электрической схеме DC DC преобразователя выполняет индуктивный дроссель. Вместо заслонки, которая управляет потоком воды, применяется транзистор. Роль клапана выполняет диод, а конденсатор является емкостью для накопителя давления.

Как работает DC DC преобразователь? Все аналогично.

Этап 1 – Накопление заряда индуктивностью.

Ключ замкнут. Индуктивность, получая ток от источника, накапливает энергию.

Этап 2 – Передача энергии в конденсатор.

Ключ размыкается, при этом катушка удерживает накопленную энергию в магнитном поле. Ток старается остаться на том же уровне, но дополнительная энергия из индуктивности подымает напряжение, тем самым открывая путь через диод. Часть энергии попадает к потребителю, а остальная накапливается в конденсаторе.

Этап 3 – Накопление энергии в индуктивности и передача заряда потребителю.

Затем ключ замыкается, и энергия снова начинает накапливаться в катушке. Потребитель, в это время, получает энергию из конденсатора.

Область применения DC/DC преобразователей и дросселей

В различных электронных устройствах, работающих от автономных источников энергии, необходимые уровни напряжений, возможно, получить только с использованием DC/DC преобразователей постоянного тока.

DC/DC конвертеры, преобразователи или дроссели напряжения постоянного тока широко применяются в различных портативных электронных приборах, вычислительной технике, телекоммуникационном оборудовании, автоматизированных системах управления АСУ, автомобилестроении и т.д.

Изолированные DC/DC преобразователи и модули

Наш портфель изолированных источников смещения, модулей и силовых преобразователей сочетает в себе преобразователи высокой плотности со встроенными полевыми транзисторами и модули со встроенными трансформаторами, что позволяет сократить количество спецификаций и упростить изолированную конструкцию DC/DC. Драйверы трансформаторов с внешними трансформаторами могут обеспечить простое изолированное решение для питания, в то время как обратноходовые преобразователи с регулировкой первичной стороны (PSR) и преобразователи Fly-Buck™ могут быть оптимизированы для работы с внешним трансформатором.

Поиск по категории

Выбор по типу устройства

Модули    

Наши изолированные силовые модули повышают производительность и уменьшают размер решения. Рекомендуемые продукты включают интегрированную трансформаторную технологию с сертифицированной изоляцией.

Преобразователи

Легко генерируйте один или несколько изолированных положительных и отрицательных источников питания, используя небольшое количество внешних компонентов. Оптопара не требуется, и устройства можно использовать для изолированных приложений.

Драйверы трансформаторов    

Наши компактные двухтактные драйверы и драйверы LLC-трансформаторов обеспечивают простой изолированный источник питания с низким уровнем электромагнитных помех и идеально подходят для приложений с ограниченными затратами по сравнению со встроенными изолированными решениями питания.

Родственные категории

Изолированные драйверы затворов

Соедините изолированный источник смещения с изолированным драйвером затворов.

стрелка вправо Узнать больше

Найдите свой изолированный DC/DC преобразователь и модуль

Новые продукты

параметрический фильтр Посмотреть все продукты

УКК14131-К1

НОВЫЙ

Изолированные DC/DC преобразователи и модули

UCC14131-Q1 ПРЕДПРОСМОТР

Автомобильный, 1,5 Вт, 12-Vin до 15-Vin, 12-Vout до 15-Vout изолированный модуль постоянного/постоянного тока с высокой плотностью > 5-kVRMS

прибл. цена (USD) 1ку | 4,62

UCC14241-Q1 UCC14341-Q1 UCC14141-Q1 UCC14240-Q1

Тенденции мощности

Уменьшите размер вашего решения по питанию, повысьте эффективность

Эти уникальные решения могут сократить ваше решение по питанию на целых 80% и повысить эффективность в высоковольтных промышленных приложениях с высокой плотностью. 16-контактный корпус SOIC имеет размеры 10,3 мм x 10,3 мм x 2,65 мм и обеспечивает эффективность 60 %, что в два раза выше, чем у конкурирующих устройств аналогичного размера, и в два раза выше удельной мощности, чем у сравнимых изолированных модулей питания. Обеспечение 0,5 Вт в новой архитектуре повышает надежность, позволяет использовать небольшую спецификацию и упрощает компоновку платы.

параметрический фильтр Найти все изолированные DC/DC преобразователи и модули

Рекомендуемые продукты для удельной мощности

НОВЫЙ UCC14141-Q1 ПРЕДПРОСМОТР Автомобильный, 1,5 Вт, 12 В, 25 В, высокая плотность > 5 кВ _RMS изолированный модуль постоянного/постоянного тока

НОВЫЙ UCC14341-Q1 ПРЕДПРОСМОТР Автомобильный, 1,5-Вт, 15-В, 25-В, изолированный модуль постоянного/постоянного тока с высокой плотностью > 5 кВэфф.

UCC12051-Q1 АКТИВНЫЙ Автомобильный изолированный DC/DC-модуль мощностью 500 мВт, 5 кВ (среднеквадратичное значение) со встроенным трансформатором

Экономящее время и экономичное снижение электромагнитных помех

Эти устройства обеспечивают сверхнизкий уровень электромагнитных помех и исключают использование внешних компонентов фильтра, таких как регуляторы с малым падением напряжения и ферритовые кольца, которые обычно требуются для соответствия требованиям по электромагнитной совместимости, что значительно сокращает выбор компонентов и время проектирования.

параметрический фильтр Найти все DC/DC преобразователи и модули

Рекомендуемые продукты с низким уровнем электромагнитных помех

UCC25800-Q1 АКТИВНЫЙ Драйвер трансформатора со сверхнизкими электромагнитными помехами для изолированных источников смещения

UCC12050 АКТИВНЫЙ Высокоэффективный изолированный DC/DC-преобразователь мощностью 500 мВт, 5 кВэфф.

UCC12040 АКТИВНЫЙ 500 мВт, высокоэффективный изолированный преобразователь постоянного тока 3 кВ (среднеквадратичное значение)

Изоляция для прочной и надежной работы системы

Доступны устройства с усиленной или широкой изоляцией и широким диапазоном температур (расширенный от –40°C до +125°C) для обеспечения большей мощности в экстремальных условиях.

параметрический фильтр Найти все изолированные DC/DC преобразователи и модули

Рекомендуемые продукты для изоляции

НОВЫЙ UCC14240-Q1 АКТИВНЫЙ Автомобильный, 2,0 Вт, 24 В, 25 В, изолированный модуль постоянного/постоянного тока с высокой плотностью > 3 кВэфф.

НОВЫЙ UCC14141-Q1 ПРЕДПРОСМОТР Автомобильная промышленность, 1,5 Вт, 12 В, 25 В, высокая плотность > 5 кВ _RMS изолированный модуль DC/DC

UCC12051-Q1 АКТИВНЫЙ Автомобильный изолированный DC/DC-модуль мощностью 500 мВт, 5 кВ (среднеквадратичное значение) со встроенным трансформатором

Технические ресурсы

Белая книга

Информационный документ

Питание через изолирующий барьер: ландшафт изолированного питания постоянного/постоянного тока смещения (версия A)

В этом документе рассматриваются различные изолированные источники питания постоянного/постоянного тока смещения для перемещения сигналов и питания через изолирующий барьер и передачи сигналов и безопасно подайте питание через изоляционный барьер.

документ-pdfAcrobat ПДФ

белая бумага

Информационный документ

Экономящие время и экономичные инновации для снижения электромагнитных помех

В этом документе рассматриваются электромагнитные помехи в импульсных источниках питания и приводятся примеры технологий, которые помогут разработчикам быстро и легко пройти стандартные испытания на электромагнитные помехи.

документ-pdfAcrobat PDF

Техническая статья

Техническая статья

Экономьте место благодаря нашим изолированным источникам смещения

В этой статье рассказывается, как уменьшить количество компонентов в области печатной платы при одновременном увеличении плотности мощности не менее чем на 50 % с помощью нашего семейства устройств UCC1205x.

Откройте для себя избранные приложения

Тяговый инвертор и система управления двигателем

Увеличьте запас хода и уменьшите вес систем тягового инвертора электромобилей с помощью наших преобразователей и модулей с изолированным питанием смещения, которые обеспечивают эффективные и надежные решения для силовых агрегатов

OBC и преобразователь постоянного/постоянного тока

Включение подсистем трансмиссии с высокой плотностью мощности за счет встроенных преобразователей и модулей с изолированным питанием смещения

Станции быстрой зарядки постоянным током

Разрабатывайте эффективные модульные силовые преобразователи высокой плотности с помощью наших преобразователей и модулей с изолированным питанием смещения

Солнечные системы и системы накопления энергии

Разработка эффективных и надежных высоковольтных инверторов с помощью наших изолированных модулей питания смещения и преобразователей

Автомобильный обогрев и охлаждение

Разработка высокопроизводительных, энергоемких систем обогрева и охлаждения для электромобилей (EV) с нашими изолированными модулями питания смещения и преобразователями

Увеличьте запас хода и уменьшите вес систем тяговых инверторов электромобилей с помощью наших преобразователей и модулей с изолированным питанием смещения, которые обеспечивают эффективные и надежные решения для силовых агрегатов

Чтобы удовлетворить потребность в более высокой эффективности и надежности при одновременном снижении общего веса трансмиссии (что помогает увеличить запас хода электромобиля), конструкции тяговых инверторов теперь включают полевые транзисторы SiC, батареи на 800 В и повышенный акцент на интеграции (что помогает оптимизировать затраты). ).

Наши изолированные источники смещения:

• Получите на 40 % меньше спецификаций по сравнению с типичными решениями обратного смещения со встроенными модулями смещения.
• Обеспечивает высокоэффективную работу SiC с регулированием ±1,3%.
• Поддержка быстродействующих полевых транзисторов SiC с невосприимчивостью к синфазным помехам >150 В/нс.

Избранные ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

• PMP22817 – автомобильный SPI-программируемый драйвер затвора и источник смещения с эталонной конструкцией встроенного трансформатора
• PMP23223 — Интеллектуальный изолированный драйвер затвора с эталонной конструкцией источника питания смещения
• PMP23061 — Эталонный проект изолированного источника смещения драйвера с предварительной регулировкой для приложений тягового инвертора

ПРОДУКТЫ

• UCC14240-Q1 – Автомобильный, 2,0 Вт, 24 В, 25 В на выходе, высокая плотность > 3 кВэфф, изолированный модуль постоянного/постоянного тока
• UCC25800-Q1 — Драйвер трансформатора со сверхнизкими электромагнитными помехами для изолированных источников смещения
• UCC12051-Q1 — для автомобильной промышленности, изолированный DC/DC-модуль мощностью 500 мВт, 5 кВ (среднеквадратичное значение) со встроенным трансформатором

Включение подсистем трансмиссии с высокой плотностью мощности со встроенными преобразователями и модулями изолированного питания смещения

Разработчики силовых агрегатов

EV внедряют технологии с широкой запрещенной зоной, чтобы поддерживать более высокие напряжения, мощность и запас хода. Наши изолированные источники смещения обеспечивают оптимальную работу полевых транзисторов при меньшем весе и габаритах в OBC высокой плотности и DC/DC-преобразователях.

Наши изолированные источники смещения:

• Достигните более высокой плотности мощности с устойчивостью к синфазным помехам >150 В/нс для поддержки быстропереключаемых полевых транзисторов на основе карбида кремния и нитрида галлия (GaN).
• Обеспечивает на 40 % меньшую спецификацию материалов по сравнению с типичными решениями обратного хода со встроенными источниками смещения.
• Обеспечивает точность ±1,3% для обеспечения эффективной работы SiC.

Избранные ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

• PMP22817 – автомобильный SPI-программируемый драйвер затвора и источник смещения с эталонной конструкцией встроенного трансформатора
• PMP40980 — Эталонный проект изолированного SiC-драйвера с несколькими выходами и источником питания смещения для встроенных зарядных устройств
• PMP23223 — Интеллектуальный изолированный драйвер затвора с эталонной конструкцией источника питания смещения

ПРОДУКТЫ

• UCC14240-Q1 – автомобильный, 2,0 Вт, 24 В, 25 В на выходе, высокая плотность > 3 кВэфф, изолированный модуль постоянного/постоянного тока
• UCC25800-Q1 — Драйвер трансформатора со сверхнизкими электромагнитными помехами для изолированных источников смещения
• UCC12051-Q1 — для автомобильной промышленности, изолированный DC/DC-модуль мощностью 500 мВт, 5 кВ (среднеквадратичное значение) со встроенным трансформатором

Разрабатывайте эффективные модульные силовые преобразователи высокой плотности с помощью наших преобразователей и модулей с изолированным питанием смещения

Для увеличения дальности пробега и напряжения автомобильных аккумуляторов в электромобилях требуются быстрые, надежные и эффективные зарядные станции, отвечающие требованиям быстрой зарядки.

Наши изолированные источники смещения:

• Обеспечивает более быструю зарядку с устойчивостью к синфазным помехам >150 В/нс для поддержки полевых транзисторов на основе карбида кремния и нитрида галлия (GaN).
• Сократите стоимость системы и упростите конструкцию силового преобразователя с помощью встроенных модулей питания смещения.
• Уменьшите требования к мощности в режиме ожидания зарядной станции с помощью функций включения/отключения.

Избранные ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

• TIDA-01606 – двунаправленный трехфазный трехуровневый (Т-тип) инвертор мощностью 10 кВт и эталонная конструкция ККМ
• PMP23223 — Интеллектуальный изолированный драйвер затвора с эталонной конструкцией источника питания смещения
• PMP22845 — Изолированный источник смещения 5 В для автомобильного стандарта CISPR 25, эмиссия класса 5, эталонный проект

ПРОДУКТЫ

• UCC14240-Q1 – автомобильный, 2,0 Вт, 24 В, 25 В на выходе, высокая плотность > 3 кВэфф, изолированный модуль постоянного/постоянного тока
• UCC25800-Q1 — Драйвер трансформатора со сверхнизкими электромагнитными помехами для изолированных источников смещения
• UCC12050 — высокоэффективный изолированный DC/DC-преобразователь мощностью 500 мВт, 5 кВэфф.

Разработка эффективных и надежных высоковольтных инверторов с помощью наших изолированных модулей питания смещения и преобразователей

Более широкие диапазоны напряжения и мощности в солнечных системах приводят к внедрению высоковольтных двунаправленных преобразователей мощности и полупроводников с широкой запрещенной зоной.

Наши изолированные источники смещения:

• Выдерживают высокие температуры перехода, обеспечивая максимальную производительность привода в самых суровых условиях.
• Создавайте элегантные системы хранения с устойчивостью к синфазным помехам >150 В/нс для поддержки SiC и нитрида галлия (GaN).
• Предлагает базовую и усиленную изоляцию для обеспечения высокой надежности и защиты.

Рекомендуемые ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

• PMP23124 – 12-В _IN эталонная конструкция источников питания с двойным выходом смещения
• TIDA-01606 — двунаправленный трехфазный трехуровневый (Т-тип) инвертор мощностью 10 кВт и эталонная конструкция PFC
• PMP23223 — Интеллектуальный изолированный драйвер затвора с эталонной конструкцией источника питания смещения

ПРОДУКТЫ

• UCC14240-Q1 – автомобильный, 2,0 Вт, 24 В, 25 В на выходе, высокая плотность > 3 кВэфф, изолированный модуль постоянного/постоянного тока
• UCC25800-Q1 — Драйвер трансформатора со сверхнизкими электромагнитными помехами для изолированных источников смещения
• UCC12050 — высокоэффективный изолированный преобразователь постоянного тока в постоянный мощностью 500 мВт, 5 кВэфф.

Разработка высокопроизводительных, энергоемких систем обогрева и охлаждения для электромобилей (EV) с помощью наших изолированных модулей питания смещения и преобразователей

Отход автомобильной промышленности от двигателей внутреннего сгорания требует переделки систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для поддержки высоковольтной энергии.

Наши изолированные источники смещения:

• Предлагаем решения с базовой и усиленной изоляцией для поддержки высоких рабочих напряжений.
• Обладает устойчивостью к синфазным помехам >150 В/нс для поддержки быстропереключаемых полевых транзисторов SiC.
• Обеспечить наименьший размер решения для удовлетворения строгих требований к высоте и пространству.

Избранные ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

• PMP23061 – эталонная конструкция изолированного источника смещения драйвера с предварительной регулировкой для применения в тяговых инверторах
• PMP23223 — Интеллектуальный изолированный драйвер затвора с эталонной конструкцией источника питания смещения
• PMP22845 — Изолированный источник смещения 5 В для автомобильного стандарта CISPR 25, эмиссия класса 5, эталонный проект

ПРОДУКТЫ

• UCC14240-Q1 – автомобильный, 2,0 Вт, 24 В, 25 В на выходе, высокая плотность > 3 кВэфф, изолированный модуль постоянного/постоянного тока
• UCC25800-Q1 — Драйвер трансформатора со сверхнизкими электромагнитными помехами для изолированных источников смещения
• UCC12051-Q1 — для автомобильной промышленности, изолированный DC/DC-модуль мощностью 500 мВт, 5 кВ (среднеквадратичное значение) со встроенным трансформатором

Ресурсы для проектирования и разработки

Базовый проект

Автомобильный SPI-программируемый драйвер затвора и источник смещения со встроенным эталонным трансформатором

Этот базовый проект обеспечивает питание с изолированным смещением и драйвер с изолированным затвором для силовых выключателей в тяговых инверторах и бортовых зарядных устройствах. И питание смещения, и драйвер обеспечивают высокую изоляцию (среднеквадратичное значение 3 кВ в течение одной минуты), необходимую для применения на шине 800 В постоянного тока. Изолированное смещение обеспечивает 24 В постоянного тока как (…)

Базовый вариант

Интеллектуальный изолированный драйвер затвора с эталонным дизайном источника питания смещения

Этот базовый проект демонстрирует комбинацию драйвера затвора UCC21732 с источником смещения серии UCC14xxx. Эта конструкция может использоваться для управления различными силовыми ключами, включая прямое подключение к модулю полевых транзисторов (FET) на основе карбида кремния (SiC) Wolfspeed. Эта эталонная конструкция (…)

Базовый вариант

Источник смещения изолированного драйвера с несколькими выходами эталонный дизайн

Этот эталонный проект преобразователя трансформатора-драйвера LLC с разомкнутой обратной связью имеет четыре выхода на шину. Каждый выход имеет два выхода +18 В и –5 В мощностью до 0,5 Вт для приложений тягового инвертора. Топология LLC позволяет трансформатору иметь значительную индуктивность рассеяния, но значительно меньшую (…)

Изолированные и неизолированные силовые преобразователи • Силовые модули • Flex

Изоляция — основы

Изоляция с точки зрения преобразователей постоянного тока относится к гальванической развязке , что означает отсутствие металлического / прямого пути проводимости между двумя частями схема. Изоляция всегда представляет собой барьер между входным каскадом и выходным каскадом и может потребоваться для функционирования схемы, безопасности или для того и другого.

В изолированном преобразователе входной и выходной каскады имеют отдельные заземления, тогда как в неизолированном преобразователе ток может протекать непосредственно между двумя сторонами, поскольку они имеют общее заземление. Изоляция обычно создается путем включения трансформатора в цепь, чтобы мощность передавалась с использованием электромагнитной энергии. Это приводит к некоторой потере эффективности, но с помощью тщательно спроектированного трансформатора ее можно свести к минимуму.

В некоторых случаях необходимо направить сигналы через границу изоляции. Это особенно необходимо для регулируемых устройств, где требуется сигнал обратной связи. Чтобы сохранить изоляцию, эти сигналы также должны быть изолированы. В случае сигналов переменного тока можно использовать небольшой сигнальный трансформатор, в то время как для сигналов постоянного тока изоляция обычно обеспечивается оптопарой.

Изоляция создается путем обеспечения электрической изоляции между проводниками либо с помощью воздуха, либо, что чаще, с помощью какой-либо ленты или другого непроводящего материала. Обычно оно выражается в виде напряжения, и приложение напряжения выше этого уровня может привести к пробою изоляции.

Изолированные преобразователи – преимущества

Пожалуй, самым большим преимуществом изоляции является соответствие требованиям безопасности, особенно в оборудовании, питающемся от сети. Изолирующий барьер предотвращает появление опасных сетевых напряжений на выходе, где они могут вступить в контакт — это особенно актуально в таких приложениях, как медицина, где пациент может быть напрямую подключен к цепи.

Существует четыре основных уровня изоляции

• Функциональная/эксплуатационная изоляция: предназначена только для эксплуатационных целей и не обеспечивает никакой защиты от прикосновения
• Основная изоляция: один слой изоляции, обеспечивающий защиту от ударов
• Дополнительная изоляция: добавляет еще один слой к основному для обеспечения избыточности
• Усиленная изоляция: одиночный барьер, обеспечивающий двойную защиту по сравнению с основной могут быть проблемой, и поскольку изолированные источники питания не имеют общей земли, их можно включить в цепь, чтобы устранить контуры заземления. Это может быть полезно для отделения чувствительной аналоговой шины от шумной цифровой шины.

  Неизолированные преобразователи – преимущества

  В общем, неизолированные преобразователи менее гибки в использовании, чем их изолированные собратья. Тем не менее, они приносят ряд преимуществ для дизайнеров, где не требуется изоляция.

  Основное отличие заключается в том, что неизолированный преобразователь не имеет трансформатора и не требует физического разделения между входом и выходом, что обычно делает их меньше и легче. Это также повышает эффективность, так как не нужно принимать во внимание потери в трансформаторе.

  Конструкция неизолированных преобразователей, как правило, проще, поскольку не требуется никакой изоляции для любых сигналов, пересекающих границу изоляции, что устраняет необходимость в оптоизоляторах и/или преобразователях сигналов. Это сокращение спецификации означает, что неизолированные преобразователи, как правило, дешевле.

  Системы с несколькими преобразователями

  В более сложных системах, требующих нескольких шин питания, несколько преобразователей используются для преобразования одного входного напряжения во все напряжения, необходимые системе. Если требуется изоляция, то нет необходимости изолировать все преобразователи. Часто используется «объемный» преобразователь для понижения входного напряжения до более низкого уровня перед дальнейшим преобразованием.

  Шина среднего напряжения известна как «промежуточная шина», а преобразователь большой емкости часто называют «преобразователем промежуточной шины» (IBC). 12 В, прежде чем ряд неизолированных преобразователей выдаст напряжения, необходимые для различных нагрузок. Поскольку эти преобразователи размещаются вблизи нагрузок, которые они питают, их часто называют преобразователями «точки нагрузки» (PoL).

  В связи с недавней тенденцией в высокопроизводительных приложениях, таких как вычисления, центры обработки данных и искусственный интеллект (ИИ), к изменению напряжения питания с 12 В на 48 В, главным образом для снижения токов и связанных с ними потерь, здесь рассматривается подход с промежуточной шиной. .

  Однако, поскольку эти типы приложений питаются от импульсного источника питания переменного/постоянного тока (SMPS), нет необходимости в изоляции внутри IBC, поскольку SMPS (если указано правильно) содержит защитную изоляцию, требуемую системой. Это означает, что инженеры, проектирующие эти системы, могут воспользоваться преимуществами нового типа неизолированного IBC, который предлагает преимущества меньшего размера, большей эффективности и более низкой стоимости. Силовые модули

  Flex в настоящее время предлагают три типа неизолированных IBC. БМР49Серия 0 была первой и основана на стандартном для отрасли цифровом четвертьблоке и способна обеспечивать выходное напряжение 12 В при уровнях мощности до 1300 Вт (139 А) с эффективностью до 97,7%. Для приложений, требующих большей мощности, активное распределение тока поддерживает параллельное использование нескольких устройств.

  Устройства BMR490 сертифицированы по UL 62368 и включают ряд механизмов защиты, включая выходное напряжение, перегрев и короткое замыкание на выходе. Полезный пульт дистанционного управления позволяет реализовать последовательность и другие функции.

  Предстоящая серия BMR350 предлагает все функции BMR490, но оптимизирована по соотношению цена/производительность при более низких уровнях мощности. Это устройство имеет тепловой расчетный предел 860 Вт и может обеспечивать пиковую мощность 1200 Вт в течение одной секунды — очень полезная функция для устранения пусковых пусковых токов и скачков нагрузки при переходных процессах. BMR350 предлагает КПД до 97,7%.

  BMR310 — еще одно неизолированное решение IBC, обеспечивающее непрерывную мощность 860 Вт и пиковую мощность до 1060 Вт с использованием новой технологии коммутируемых конденсаторов. Использование емкостной передачи энергии с плавным переключением силовых устройств обеспечивает гораздо меньшую занимаемую площадь и меньшую высоту профиля, а в дополнение к начальной версии, которая включает в себя опорную плиту высотой всего 10,3 мм, будущие версии будут включать конструкцию с открытой рамой, что значительно снижает общая высота IBC еще ниже до 6,5 мм.

  Резюме

  Изоляция является очень полезной функцией в решениях по питанию, поскольку она способна обеспечить безопасную работу, уменьшить шумы и контуры заземления и обеспечить гибкость конфигурации шин напряжения по отношению друг к другу.