DC-DC Converter解析

DC-DC转换器之电气规格(1)
1. Input Specifications(输入规格)
a. Input voltage (输入电压) : 指单一机种能接受的最大电压及最小电压之比率，大致分成 二大类：窄范围输入电压（±10%）、宽范围输入电压（2:1、4:1<W>、…）。
EX: 宽范围输入电压2:1 12V nominal input 9~18Vdc 24V nominal input 18~36Vdc 48V nominal input 36~75Vdc
h. Short circuit protection(短路保护) : 当发生短路时，转换器停止正常动作。 EX: Hiccup(打嗝 ), continuous (Auto Recovery) ◎ Hiccup Mode 断续模式: 输出故障(短路)时，这时转换器把每一周的占空比由开通到截止 以及由截止到开通维持在使内部的功耗在一个安全的范围内，直到故障排除 。 ◎ Auto Recovery: 当故障排除后，转换器自动恢复正常动作。
DC/DC Converter浅析
DC-DC Converter 简介 DC-DC Converter 之典型应用领域 DC-DC Converter 如何选型 DC-DC Converter 之电气规格
电子系统的常用电源
电压 (Voltage)
±12, ± 15
典型负载(Typical Loads) Linear Circuits (OP.AMP…etc)(线性电路，如运算放大器等)
a. Switching frequency (操作频率)：产品内部开关组件的切换频率。 EX: 300kHz
b. Reliability, calculated MTBF (平均无故障时间) : Mean Time Between Failure 。
MTBF通常都是按MIL-HDBK-217F修订版介绍的方法来计算，或BELLCORE TR-NWT-000332 的方法得出的。 c. Isolation voltage (绝缘电压)： Input to output (输入/输出间可承受的耐压值)
(Zener Diode Clamp) (利用齐纳二极管作箝位)
Zener Diode: 一种二极管，当它上面的反向电压增加到超过某一点时，它两端的电压 维持一个变化不大的电压。这种二极管称作稳压二极管，或者齐纳二极管
。
DC-DC转换器之电气规格(9)
g. Over load protection(过载保护) : 当输出功率超过固定比率的额定输出功率时，其转换器 的保护电路会自动限制输出电流。 EX: 150% of full load at nominal input.
DC-DC转换器之电气规格(4)
2. Environmental Specifications (环境规格)
a. Operating ambient temperature(操作环温) : -40°C to +85°C (with derating)
Output Power
(%)
Ambient Temp.TA (℃)
AC 100~240V (交流)
Source: ROHM Semiconductor
DC-DC Converter 之优势简介
更小的 尺寸
• 减少 PCB layout 空间需求 • 缩小终端产品之尺寸
缩短产品 研发时程
• 减少相关零件之采购数量 • 缩短研发设计时程 • 缩短采购、询价以及跟进时间
10.8~12~13.2 13.5~15~16.5 21.6~~24~26.4
9~12~18
18~24~36
36~48~75
18~48~75
确认输出电压 (V) 选择尺寸
选型考虑-输出电压
确认输出功率 确认输入电压 (V) 确认输出电压 (V)
单输出 双输出
＊ 电压调整 (3 Watts 或更高) /非稳压 (3 Watts 以下) 选择尺寸
Vout(FL): 满载条件下，所测得的输出电压值。 Vout(ML): 依规格书订定轻载或无载条件下，所测得的输出电压值。
EX: 25% load to full load (Single)
±1%
Balanced load (Dual)
±0.5%
Unbalanced load 25% to 100% full load ±3%
升压式(Boost) 输出电压大于输入电压
分离式零件设计方式 VS. DC-DC Converter
DC-DC Converter 替代的部分
NCP1031POEEVB 参考设计
DC-DC Converter 之典型应用领域
DC-DC Converter 可应用于：
工业4.0应用、自动化与工控设备、人机界面 (HMI)、PLC(可程序逻辑控制器)、I/O通讯、工业数据撷取器 、光伏逆变器(PV Inverter)、工业变频器、工业仪表、智能电表、工业网络及通讯设备、工业计算机(IPC) 、监控设备、 安防设备、电力监测设备、医疗设备(呼吸机等)、LED户外灯、电动机车供电模块 、电动车 电控模块 、 车载系统、轨道交通…等等
c. Line regulation(线调整率) : 不同的输入电压下，输出电压差量的百分比。
((Vout(LL)-Vout(HL)) ÷ Vout(LL)) x100%
LL : Low Line (最低的输入电压) HL: High Line (最高的输入电压)
DC-DC转换器之电气规格(6)
d. Load Regulation (负载调整率)：不同的负载电流时，输出电压差量的百分比。 计算公式如下: ((Vout(FL)-Vout(ML))÷ Vout(FL)) x100%
特殊规格考虑(1)
低温环境： -55℃~85 ℃
系列名称以 “M” 开头 例如: MRD5, MUA15, MYC60W
高隔离电压：
系列后缀有 "H“ ”H3” 代表3KVDC 隔离电压; ”H6” 代表6KVDC 隔离电压
3KVDC 系列: BOB3H3, BOB3WH3, BOB5H3, BOB5WH3, BOB8H3, HUB10H3, HUB12H3, BXE40WH3
宽范围输入电压4:1 (W)
24V nominal input 9~36Vdc 48V nominal input 18~75Vdc
DC-DC转换器之电气规格(2)
d. Start up time (启动时间) :
Output voltage
Input voltage 61.60ms
DC-DC转换器之电气规格(3)
Noise
Ripple&Noise Ripple 61.6mV
DC-DC转换器之电气规格(8)
f. Over voltage protection(输出过电压保护)：当发生某些异常情况，内部电路会限制 输出电压，以防止转换器或负载端因过高的电压而烧毁。
EX: 1.8Vout Models 3.0V 2.5Vout Models 3.6V 3.3Vout models 3.9V 5Vout models 6.2V 12Vout models 15V 15Vout models 18V
+12 +5 +3.3 +2.5 +1.8 +1.5 +1.25 +1.2 +0.7~1.7
Fan, Disk Drivers, Communications (风扇，磁盘驱动器，通讯) Logic, Standby Power (数字逻辑电路，备用电源) Logic, Standby Power (数字逻辑电路，备用电源) Logic, Memory (数字逻辑电路，内存电源) Logic (数字逻辑电路，微处理器) Logic (数字逻辑电路，微处理器) Memory Termination (内存终端电源) Logic (数字逻辑电路，微处理器) High Performance Microprocessors (高性能微处理器)
什么是 DC/DC Converter ?
DC/DC Converter
DC-DC converter 用来将一个直流电压转换成另外一(多)个直流电压
AC 100~240V (交流)
Source: ROHM Semiconductor
DC/DC Converter 的用途
由于不同的电子装置(例如: IC) 之工作电压不同且范围很广，因此， 需要对于不同输入电压需求的电子装置提供不同的电压。
DC/DC Converter
选型考虑-输出功率
确认输出功率
确认输入电压 (V) 确认输出电压 (V) 选择尺寸
选型考虑-输入电压
确认输出功率 确认输入电压 (V)
±10%
2:1 4:1
Type 1 4.5~5~5.5 4.5~5~9 9~24~36
Type 2
Type 3
Tห้องสมุดไป่ตู้pe 4
6KVDC 系列: HBA1H6, HBA2H6, HAA5H6, HDB25/30H6 8KVDC 系列: HBA1H8, HBA2H8
特殊规格考虑(2)
不同的输出功率需求
相同尺寸 相同引脚定义
1”x1”
6 Watts : BRN6W 10 Watts : BRN10W 15 Watts : BRN15W 20 Watts : BRN20W
Power Derating Curve (Based on BVA30-48S1W)
Derating (降低额定值):在电源系统中，当环境温度较高时，为了安全工作，通常需要降低输出功率。
DC-DC转换器之电气规格(5)
3. Output Specifications (输出规格)
a. Voltage accuracy (输出电压准确度)：实际输出电压与额定输出电压的差量之百分比。
e. Remote ON/OFF : 于转换器之输入端，可让用户以一控制信号决定是否让转换器动作， 可分为Enable High和Enable Low。
(Remote control pin short to ground) f. Sourcing current of remote control pin : 由remote control pin流出的电流。 g. Idle input current (at Remote OFF state) : Remote OFF 时，输入的靜态电流。
(25% to 100% full load at Vin(nor)，Others:20% of Full Load) (负载变化由25%的满载到满载，另一组: 20%的满载)
DC-DC转换器之电气规格(7)
e. Ripple and Noise ：输出端之电压涟波与噪声 (20MHz Bandwidth)
DC-DC转换器之电气规格(10)
i. Transient response settling time & over shoot :
Settling time
Over shoot
50% load step change
di/dt = 0.8A/μs
DC-DC转换器之电气规格(11)
3. General Specifications (一般规格)
强大的 功能
• 电气隔离 • 降低 EMI (电磁干扰) • 符合相关安规
DC-DC Converter 产品种类
隔离式
正激式(Forward)
带变压器 (隔离式)
一个或多个输出电压 (0~75W)
非隔离式
降压式(Buck)
不带变压器 输出电压小于输入电压， (非隔离式) 同时极性相同
反激式(Flyback) 一个或多个输出电压 0~50W)
4. Physical Specifications (物理规格)
a. Potting material (灌胶材质) : EX: Silicon rubber (UL94 V-0 ) -硅氧树脂 or Epoxy。-环氧树脂