新型功率系统级封装隔离DC-DC转换器
隔离型DCDC变换器课件
分布式电源系统中的应用
在分布式电源系统中，隔离型DCDC变 换器主要用于将多个分布式电源的输出
进行统一管理和调节。
分布式电源系统的电源可能来自不同的 能源，如太阳能、风能、燃料电池等， 其输出电压和电流各不相同，因此需要 使用隔离型DCDC变换器进行统一调节
。
隔离型DCDC变换器能够实现高效率的 能量转换，同时保证系统的稳定性和安
宽范围输入输出
优化控制策略，实现宽范 围输入输出电压的稳定控 制。
高效能量传输
优化控制策略，实现能量 的高效传输和利用。
元器件的优化选择
高频开关器件
选择高频开关器件，提高转换效 率，减小体积和重量。
高性能磁性元件
选择高性能磁性元件，减小磁芯损 耗和线圈损耗，提高效率。
高精度检测元件
选择高精度检测元件，提高输出电 压的精度和稳定性。
变换器的安全运行。
驱动电路设计
驱动芯片选择
根据开关元件的特性和控制信号的要 求，选择合适的驱动芯片。
隔离设计
根据主电路的拓扑结构和安全规范， 设计适当的隔离电路，以确保驱动信 号与主电路的电气隔离。
驱动信号处理
对控制电路输出的控制信号进行必要 的处理，以满足驱动芯片的输入要求 。
驱动信号调整
根据开关元件的特性和控制要求，调 整驱动信号的幅度、相位和频率等参 数。
PART 03
隔离型DCDC变换器的电 路设计
REPORTING
主电路设计
输入与输出电压范围
确定变换器的输入和输出电压 范围，以满足特定的应用需求
。
功率等级
根据负载需求，选择合适的功 率等级，并据此选择适当的元 件。
拓扑结构
选择合适的主电路拓扑结构， 如Bo分析
隔离型dcdc转换器工作原理
隔离型dcdc转换器工作原理隔离型DC-DC转换器是一种常见的电力转换器件，其主要作用是将一个直流电压转换为另一个直流电压，并且在输入端和输出端之间具有电气隔离功能。
隔离型DC-DC转换器通常由输入电路、控制电路和输出电路组成。
我们来了解一下隔离型DC-DC转换器的输入电路。
输入电路主要由输入电压源、输入滤波电路和输入保护电路组成。
输入电压源提供输入电压，可以是直流电源或交流电源经过整流后得到的直流电压。
输入滤波电路用于滤除输入电压中的高频噪声和干扰信号，以保证转换器的正常工作。
输入保护电路主要用于对输入电压进行过压保护、欠压保护等，以保护转换器的安全运行。
接下来，我们来了解一下隔离型DC-DC转换器的控制电路。
控制电路主要由控制芯片、反馈电路和PWM调制电路组成。
控制芯片是转换器的核心部件，它负责监测输出电压，并根据反馈电路的反馈信息来调节控制信号，控制转换器的工作状态。
反馈电路用于检测输出电压，并将检测到的电压信号反馈给控制芯片，以实现输出电压的稳定控制。
PWM调制电路主要用于产生PWM信号，通过调节PWM信号的占空比来控制转换器的输出电压。
我们来了解一下隔离型DC-DC转换器的输出电路。
输出电路主要由功率开关器件、输出滤波电路和输出保护电路组成。
功率开关器件通常采用晶体管或MOSFET等器件，用于实现输入电压向输出电压的转换。
输出滤波电路用于滤除输出电压中的高频噪声和干扰信号，以保证输出电压的稳定性和纹波度。
输出保护电路主要用于对输出电压进行过流保护、过压保护等，以保护负载和转换器的安全运行。
总的来说，隔离型DC-DC转换器通过输入电路将输入电压转换为控制电路可以处理的电压，然后通过控制电路对转换器进行控制，最后通过输出电路将控制电路处理后的电压输出给负载。
隔离型DC-DC转换器具有输入输出电气隔离的能力，可以有效地隔离输入端和输出端的电气噪声和干扰信号，提高系统的可靠性和稳定性。
隔离型DC-DC转换器广泛应用于电力电子、通信设备、工业控制等领域，为各种电子设备的正常运行提供了稳定可靠的电源支持。
隔离型dcdc转换器工作原理
隔离型dcdc转换器工作原理隔离型DC-DC转换器是一种常用的电力转换设备，其主要功能是将输入电源的直流电压转换为需要的输出电压。
它通过使用变压器来实现输入和输出之间的电气隔离，从而保护输出负载免受输入电源中的电气干扰和故障的影响。
隔离型DC-DC转换器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 输入电源隔离：隔离型DC-DC转换器的第一步是将输入电源与输出负载之间进行电气隔离。
这是通过使用变压器来实现的，变压器中的绕组将输入电源与输出负载完全隔离开来，避免了电气干扰的传递。
2. 输入端整流滤波：在输入电源进入隔离型DC-DC转换器之前，通常会先进行整流和滤波处理。
整流将交流电源转换为直流电源，滤波则去除直流电源中的纹波成分，以确保输入电源的稳定性和纹波的低水平。
3. 调节器件控制：隔离型DC-DC转换器通常采用调节器件来实现输入与输出电压之间的转换。
调节器件可以是开关管（如MOSFET）或开关二极管（如Schottky二极管），其工作周期由控制电路控制，以实现输入与输出之间的电压转换。
4. 变压器工作：在调节器件的控制下，输入电压经过变压器的绕组，通过电磁感应作用转换为输出电压。
变压器的绕组比例决定了输入与输出电压之间的变化关系。
5. 输出端滤波：转换后的输出电压通常会有一定的纹波成分，为了降低纹波的水平，隔离型DC-DC转换器会在输出端进行滤波处理。
滤波电路通常由电容器和电感器组成，能够有效去除输出电压中的纹波成分，使输出电压更加稳定。
6. 输出负载保护：隔离型DC-DC转换器还会具备一些保护功能，以保护输出负载不受输入电源中的干扰和故障的影响。
常见的保护功能包括过流保护、过压保护和短路保护等，能够在输出负载出现异常情况时及时切断输出电源，以保护负载的安全。
隔离型DC-DC转换器通过使用变压器进行电气隔离，并通过调节器件控制输入与输出之间的电压转换，实现了输入电源与输出负载之间的电气隔离和电压转换。
dc-dc变换器
dc-dc变换器DC-DC变换器概述DC-DC变换器是一种用于将直流电压转换为不同电压级别的电子设备。
它们在各种应用中被广泛使用，例如电力电子系统、通信设备、汽车电子和工业控制等领域。
DC-DC变换器的主要功能是将输入电压转换为所需的输出电压，并为负载提供恒定的电源。
工作原理DC-DC变换器的工作原理基于电感和电容的特性。
它通常由开关器件（如晶体管或MOSFET）、电感、电容和控制电路组成。
当开关器件关闭时，电感储存了电能，并将其传输到输出电路。
当开关器件打开时，电容通过输出电路释放储存的电能，从而为负载提供所需的电源。
类型DC-DC变换器有多种类型，根据其拓扑结构可以分为多种类型，包括升压变换器、降压变换器、升降压变换器和隔离型变换器等。
每种类型都有其适用的应用场景。
升压变换器升压变换器将输入电压转换为更高的输出电压。
它通常用于需要提供高电压的应用，例如太阳能和风能系统。
降压变换器降压变换器将输入电压转换为更低的输出电压。
它通常用于需要提供低电压的应用，如便携式电子设备和电动车辆。
升降压变换器升降压变换器可以在输入和输出之间进行电压转换。
它具有较强的适应性，适用于输入输出电压波动较大的应用，如太阳能系统。
隔离型变换器隔离型变换器通过磁耦合实现输入和输出之间的电气隔离。
它主要用于需要提供电气隔离的敏感应用，如医疗设备和工业控制系统。
效能和特性DC-DC变换器的效能和特性对于其性能至关重要。
以下是一些常见的效能和特性指标：1. 效率：变换器的效率是指输出功率与输入功率之比。
高效的变换器可以提高系统的能量利用率。
2. 转换速度：变换器的转换速度是指输出电压从一个电平转换到另一个电平所需的时间。
快速的转换速度可以减少能量损耗和电压波动。
3. 稳定性：变换器的稳定性是指在输入电压和负载变化时，输出电压的稳定性。
稳定的输出电压可以保证负载的正常运行。
4. 输入和输出电压范围：变换器应具有足够的输入和输出电压范围以适应各种应用场景。
ROHM开发出80V级高耐压DC-DC转换器“BD9G341AEFJ”
ROHM开发出80V级高耐压DC/DC转换器“BD9G341AEFJ”【ROHM半导体（上海）有限公司10月27日上海讯】全球知名半导体制造商ROHM面向需要大功率（高电压×大电流）的通信基站和工业设备领域，开发出耐压高达80V的MOSFET 内置型DC/DC转换器“BD9G341AEFJ”。
“BD9G341AEFJ”采用功率系统工艺0.6µm的高耐压BiCDMOS，作为非绝缘型DC/DC 转换器，实现了80V的业界最高耐压水平，在ROHM的DC/DC转换器产品阵容中，也是耐压最高的产品。
利用ROHM擅长的模拟设计技术优势，在80V级的DC/DC转换器中，还实现了业界最高的转换效率。
与一般产品相比，本产品即使输出引脚发生意外短路（接触），也可通过保护电路抑制发热从而防止产品受损，因此还非常有助于提高应用产品的可靠性。
不仅如此，这些优势仅通过简单的小型8引脚封装即完全实现，可减少安装面积和周边零部件数量。
本产品于2015年10月开始以月产6万个的规模投入量产（样品价格 600日元/个：不含税）。
前期工序的生产基地为ROHM滨松株式会社（滨松市），后期工序的生产基地为ROHM Electronics Philippines, Inc.（菲律宾）。
今后，ROHM将充分发挥所擅长的模拟设计技术优势，继续开发高耐压、高效率、高可靠性的电源IC。
＜背景＞近年来，节能意识几乎在所有的领域持续高涨。
即使是在大功率工业设备类产品中，可支持大功率的功率元器件和电源IC节能型半导体的应用越来越广泛。
而当用于大功率产品时，为确保受到因雷电等导致的突发性浪涌电压时产品也不损坏，要求产品的耐压水平高于输入电压。
ROHM利用所擅长的最尖端的功率系统工艺和垂直统合型一条龙生产线，不仅可确保产品的特性，而且还面向非常重视可连续工作的可靠性和长期稳定供应的工业设备市场，开发出众多新产品。
此次，ROHM面向因智能手机的流量增加而需求日益扩大的通信基站和高性能化发展迅速的工厂FA设备、电机应用领域，开发出业界最高级别耐压的80V级DC/DC转换器。
DCDC变换器技术现状发展趋势
DCDC变换器技术现状发展趋势DC/DC变换器是一种将直流电压从一个电压级别转换为另一个电压级别的电力转换设备。
它在电子设备和电力系统中得到了广泛应用，如电子产品、工业自动化、新能源发电等领域。
目前，DC/DC变换器技术的发展主要集中在以下几个方面：1.高效率：随着能源紧缺和环境保护意识的增强，高效率是DC/DC变换器技术的重要发展方向。
在能量转换过程中，变换器的能量损耗会导致能量浪费和系统发热，因此提高DC/DC变换器的转换效率是减少能源浪费和改善系统性能的关键。
2.多功能性：随着电子设备功能的不断扩展和多样化需求的出现，DC/DC变换器需要具备更多的功能和特性。
例如，需要具有多个输出电压、带有隔离功能、可调节输出电压和电流等功能。
3.小型化：随着电子设备体积的缩小和便携性的要求提高，DC/DC变换器需要越来越小。
因此，封装技术的进步、高频开关管的应用等都是实现DC/DC变换器小型化的关键技术。
4.高可靠性：在一些关键场合，如军事设备、卫星等，需要DC/DC变换器具有很高的可靠性和稳定性。
因此，研发具有高抗干扰能力和长寿命的DC/DC变换器是一个重要的课题。
5. 新型拓扑结构：传统的DC/DC变换器拓扑结构如Buck、Boost和Buck-Boost已经非常成熟，但它们也存在一些局限性，如输出电压范围有限、效率不高等。
因此，研究新的拓扑结构如谐振变换器、多电平变换器等是一种有潜力的发展方向。
6.系统集成和智能化：随着电子系统的集成度不断提高，DC/DC变换器也需要与更多的控制电路和传感器进行集成，以实现更高级的功能和管理。
例如，集成功率管理芯片、数字控制技术等，可以实现更高级的功率管理和更好的系统控制。
总的来说，DC/DC变换器技术在高效率、多功能性、小型化、高可靠性、新型拓扑结构和系统集成智能化方面都有很大的发展空间。
随着电子产品需求的不断增加，DC/DC变换器的性能和功能要求也将不断提高。
隔离型DC DC变换器
N1 N3 N2
Ud i1
i3
S
D3
iL
uL
D2
C
R uo
图1-24 实际单端正激变换电路图
U1
U1tON
N1 N3
U t3 rst
Ud
Ud
复位时间：
trst
N3 N1
tON
最大占空比：
D tON 1 tON trst 1 N3 N1
5
图126 实际 正激变换器 的波形图
u1
Ud
O
N1 N3
过程：开关S关断后，变压器励磁电流通过Ｎ3绕组和Ｄ３流
回电源，并逐渐线性的下降为零。从S关断到Ｎ3绕组的电流下
降到零所需的时间trst由式
trst
N3 N1
tON
给出。S处于断态的时
间必须大于trst，以保证S下次开通前励磁电流能够降为零，使
变压器磁心可靠复位。
4
图1.25 磁芯复位原理
i2 D1
iL
O
t
Ud
t t t t 18 t
图1.27 单端正激改进型电路之二
S1 Ud
D3
D1
L
uL
N1
N2
D2
C
R uo
D4
S2
图1-27 双管单端正激变换器电路
返回
19
图1.2 单端反激基本电路
返回
20
图1.2 单端反激电路波形图
返回
21
io
图1-28 单端反激式变换器电路
N1: N2
i2
D
C
S
（b）
R Uo
8
1.3.2 单端反激变换器
工作原理：S导通时，由于变压器付边感应
隔离型DCDC变换器
公司背景：某知名电子设备制造商
产品特点：高效、低噪声、高可靠性
设计原理：采用高频变压器进行隔离，提高效率
应用领域：广泛应用于通信、医疗、工业等领域
案例二：某航空航天器的电源系统设计
航空航天器的电源系统需求：高可靠性、高稳定性、低噪声
隔离型DCDC变换器的应用：为航空航天器的电子设备提供稳定、可靠的电源
正确选择变压器匝数比，保证输出功率
合理设计滤波器，提高输出质量
采用合适的控制策略，提高系统稳定性
注意散热设计，保证设备长期稳定运行
常见故障分析和排除方法
排除方法：调整输入电压、稳定负载、重新设置电路参数
故障现象：输出电流过大
原因分析：元器件老化、散热不良
原因分析：输入电压波动、负载变化、电路参数设置不当
航空航天和军事领域
航空航天领域：用于卫星、航天器等设备的电源系统
隔离型DCDC变换器在航空航天和军事领域中，需要满足高可靠性、高稳定性、高功率密度等要求
隔离型DCDC变换器在这些领域中的应用，有助于提高设备的性能和可靠性，保障设备的正常运行。
军事领域：用于军事装备、通信设备等的电源系统
电动汽车和智能交通系统
04
磁性元件的设计和优化
磁性元件的作用：在隔离型DCDC变换器中，磁性元件起着关键作用，如变压器、电感等。
磁性元件的设计原则：根据隔离型DCDC变换器的工作原理和性能要求，设计出合适的磁性元件。
磁性元件的优化方法：通过优化磁性元件的尺寸、材料、结构等参数，提高隔离型DCDC变换器的性能和可靠性。
磁性元件的设计和优化实例：列举一些成功的磁性元件设计和优化案例，说明其对隔离型DCDC变换器性能的影响。
隔离型DCDC变换器通常用于电子设备中，如笔记本电脑、手机等，以提供稳定的电源电压。
隔离型dcdc转换器工作原理
隔离型dcdc转换器工作原理
隔离型DC-DC转换器是一种能够将输入直流电压转换为输出直流电压的电子装置。
其工作原理基于电磁感应原理和开关技术。
隔离型DC-DC转换器通常由输入端、输出端和一对隔离变压器构成。
其工作步骤如下：
1. 输入电压通过输入端进入转换器。
输入电压可以是直流电源或者是其他形式的电源，例如直流电池。
2. 输入电压通过电容器进行滤波和稳压，确保输出电压稳定和干净。
3. 输入电压进入一个开关器件，例如MOSFET或者IGBT，通过控制开关器件的导通时间和截止时间，控制输入电压在隔离变压器的初级绕组中的输入时间。
4. 隔离变压器的初级绕组通过电磁感应作用将输入电压传递到次级绕组，同时将电压进行变换。
隔离变压器的绝缘层能够阻隔输入侧和输出侧之间的电流和电压，确保电气隔离性。
5. 变压器的次级绕组通过输出电容器进行滤波，将输出电流稳定和平滑，产生所需的输出电压。
6. 输出电压通过输出端给外部负载供电，为外部设备提供所需的电能。
隔离型DC-DC转换器可以通过调整开关器件的占空比和频率来控制输出电压的大小。
当需要改变输出电压时，控制电路会相应地改变开关器件的工作状态，以实现输出电压的调整。
这种转换器常用于电力电子和通信系统中，能够提供高效率、稳定的电源转换。
隔离双向dcdc变换器工作原理
隔离双向dcdc变换器工作原理隔离双向DC-DC变换器是一种常见的电力电子转换器，用于在不同电压等级之间进行能量转换。
它具有两个方向的能量流，可以将电能从输入端转换到输出端，也可以将电能从输出端转换到输入端。
本文将详细介绍隔离双向DC-DC变换器的工作原理。
一、隔离双向DC-DC变换器的基本结构隔离双向DC-DC变换器由输入端、输出端、开关管、电感和电容等组成。
其中，开关管用于控制能量流的方向，电感和电容则用于实现能量的存储和平滑输出。
在工作过程中，输入端和输出端之间通过变压器进行隔离，这样可以实现输入端和输出端之间的电气隔离，提高系统的安全性。
二、隔离双向DC-DC变换器的工作原理隔离双向DC-DC变换器的工作原理可以分为两个方向：正向工作和反向工作。
1. 正向工作在正向工作模式下，输入电压Vin经过输入端的电感Li和电容Ci 进行滤波后，进入开关管，然后通过变压器传递到输出端。
在这个过程中，开关管周期性地打开和关闭，通过调整开关管的导通和关断时间，可以控制输出电压Vout的大小。
当开关管导通时，能量从输入端传递到输出端；当开关管关断时，能量则通过电感Li和电容Ci进行存储。
通过不断重复这个过程，可以实现输出端对输入端的能量转换。
2. 反向工作在反向工作模式下，输入电压Vout经过输出端的电感Lo和电容Co 进行滤波后，进入开关管，然后通过变压器传递到输入端。
与正向工作模式类似，通过调整开关管的导通和关断时间，可以控制输出电压Vin的大小。
当开关管导通时，能量从输出端传递到输入端；当开关管关断时，能量则通过电感Lo和电容Co进行存储。
通过不断重复这个过程，可以实现输入端对输出端的能量转换。
三、隔离双向DC-DC变换器的优势隔离双向DC-DC变换器相比其他类型的变换器具有以下几个优势：1. 双向能量流：隔离双向DC-DC变换器可以实现双向能量流，既可以将能量从输入端转换到输出端，也可以将能量从输出端转换到输入端。
隔离型dc-dc变流器种类及拓扑结构
隔离型dc-dc变流器种类及拓扑结构1.隔离型dc-dc变流器有多种种类，包括正激变流器、反激变流器、谐振变流器和双拓扑结构变流器。
Isolated dc-dc converters come in various types,including forward converters, flyback converters, resonant converters, and dual topology converters.2.正激变流器是一种常见的隔离型dc-dc变流器，能够实现高效率和高稳定性。
Forward converters are a common type of isolated dc-dc converter that can achieve high efficiency and stability.3.反激变流器具有简单的拓扑结构，适用于输出功率较小的应用。
Flyback converters have a simple topology and aresuitable for applications with low output power.4.谐振变流器采用谐振电路来实现高效率和低电磁干扰。
Resonant converters use resonant circuits to achieve high efficiency and low electromagnetic interference.5.双拓扑结构变流器结合了正激变流器和反激变流器的优点，适用于中等功率的应用。
Dual topology converters combine the advantages of forward converters and flyback converters and are suitablefor medium power applications.6.隔离型dc-dc变流器在电力电子领域扮演着重要的角色，广泛应用于工业、通信和汽车电子等领域。
隔离DC-DC变换器
MIT电力电子课程笔记D.Perreault★★隔离式DC/DC变换器动机：1 在输入和输出之间实现电器隔离 2 高传输比3 容易生成多路输出★第一个例子（Flyback变换器，间接变换类型）VoutD=−Vin1−D，D为占空比。
插入一个变压器后DVin+(1−D)N1Vout=0N2VoutDN2=()Vi n1−DN1将磁路设计成一个元件：具有气隙的电感，能量存贮在励磁电感中。
例如：Flyback变压器。
圆圈的第一部分：能量通过线圈1存储在变压器中。
圆圈的第二部分：通过线圈2能量流出变压器。
1 能量存贮在变压器的励磁电感之中，像电感一样设计，只不过多出第二个线圈。
2 可以通过绕线的方向改变输出电压的极性。
3 可以使用接地的主开关4 变比可以减小开关的容量5 通过增加绕组来增加输出端口数变压器隔离同样可以用在直接类变换器中。
★隔离式buck变换器本质上就是buck加上变压器隔离。
开关导通的时候：Vx=(开关关断：Vx=0N2)VinN1VoutN2=()D可以推导出，VNin1考虑励磁电感效应，必须要求<Vµ>=0，否则核心将会饱和。
必须要为励磁电流iµ提供一条路径，直到核心回到零磁通。
(与Flyback变换器不同，励磁电感在此处并不需要)。
必须要使核心的磁通在每个周期都能回到零磁通。
一个简单的办法，钳位复位电路。
λµ=Lµiµ=N1BcoreAc，所以Bcore=LµN1Aciµ核心的峰值磁通BPK=VinDTN1Ac我们要确保Vµdt→0，即能够使核心复位。
否则，核心的磁通会因为电流随着时间不断漂移，最终达到饱和。
∫所以，Vz(1−D)T≥VinDT⇒Vz≥Vin即VpkD1−D，开关的峰值电压为输入电压加上齐纳电压，Vin1−DD=Vin+Vz。
V≥V()+V()=inin故pk。
当Dmax=0.5时，Vpk=2Vin；1−D1−D1−D当Dmax=0.75时，Vpk=4Vin。
Cool—Power平台DC—DC转换器取得新突破
所 需 的 电 路 板 面 积 也 极 大 。 由 于 其 明 显 的 影 响 ， 同 时 仍 然 保 留直 接 向点
殊 的 封 装 形 式 提 供 具 高 可 靠 性 的 电 所 需 要 的 转 换 阶 数 较 少 ，输 入 母 线 负载 供 电 的 能 力 ，某 些 系 统 的 功 率 配
源 产 品 。作 为 Ｖｉｏ 的 子 公 司 ，Ｐ ｃ ｒ 分 布 损 耗 较 低 ， 因 此 能 够 产 生 极 高 置 便 可 通 过 缩 小 尺 寸 或 减 少 所 需 的 转 ｃｒ ｉｏ 拥 有 Ｖｉｏ 的 领 先 技 术 ， 在 有 源 滤 波 ｃｒ 的 整 体效 率 。相 比之 下 ，Ｉ ＢＡ架 构 换 阶 数 而 受 益 。 Ｃｏ ｌ ｏ ｒ ｏ— ｗｅ 系列 的Ｐ ３ Ｏ 隔 离 式 Ｐ Ｉｌ１
策 略 营 销 及 业 务 拓 展 总 监ＣａｌＳ ｔ ｒ ｍｉ ｈ 介 绍 了Ｐ ｃ ｔ 新 成 果 Ｐ ３ ０ ｏ — ｉｏ的 Ｉ １ ｘ Ｃｏ ｌ
Ｐｗｒ ｏ ｅ 系列 。
０ Ｗ ｉ３ 围 的直 流 电。 就Ｉ ＢＡ拓 扑 而 言 ， 窄 超 高 功 率 密 度 ， 能 产 生 ４ ０ ／ｎ 和 范 围 的 半 稳 压 或 完 全 不 稳 压 式 ， 具 １ ６ ｉ２ 种 领 先 的 功 率 密 度 ， 同 时 ０ Ｗ／ 这 ｎ 有 极 高 的 功 率 密 度 和 效 率 。 而 对 于 工 作 在 ３ Ｖ～７ Ｖ宽输 入 电 压 范 围 内 。 ６ ５ 宽 范 围 的 稳 压 或 半 稳 压 式 ， 具 有 较 高 效 率 软 开 关 电 源 架 构 与Ｐ ｃ ｒ 新 的 ｉｏ 创
为 满 足 新 的市 场 需 要 ， 研 发 人 员 上 ， 因 此 对 于 给 定 的 输 出 功 率 产 生 Ｗ Ｃ ＤＭ Ａ、Ｔ — Ｃ Ｄ Ｓ ＤＭ Ａ、Ａ Ａ、 以 ＴＣ 其 实 有 多 种 电源 架 构 方 案 可 以 选 择 。
新型功率系统级封装隔离DC-DC转换器——设定行业尺寸、功率密度和系统设计灵活性新标准
常 用 于通 讯 系统 的 两大 架 构 ：
ｊ
换 器 ，该 转 换 器 是 高 性 能 电 源 转 换
产 品 系 列 的 一 部 分 。 Ｐ ３ ０ 是 一 款 １１ １
３３ ． Ｖ输 出 ，６ Ｗ 超 高 功 率 密 度 的 隔 离 ０
顾 名 思 义 是 得 到 更 好 的 瞬 态 响 应 。与 式 ＤＣ— 转 换 器 ， 产 生 ４ ０ ／ｎ和 ＤＣ ０ Ｗ ｉ
ｊ Ｃ． Ｓ ｒ Ｐｉ ｒ 司 首 席 应 用 工 程 师 Ｒ． ｗａｔ ｚ ｃ 公 ｏ
响 ． 同 时 仍 然 保 留 直 接 向 点 负 载 供
ｊ 要： ｐ和Ｂ拓 有 ’ 自把 的 相结 统 体 摘 ＤＡ １ 才各 优劣 如 两者 优势 合， 总 尺 Ａ 系
电 的 能 力 ， 某 些 系 统 的 功 率 配 置 便
的 分布 效 率 高 ，但 体 积 较 大 ，成 本 较 较 低 。这 种 构 架 的 效 率 很 难 做 高 ，是 率 系统级 封装 （ ＳＰ 概 念相结 合 ，可 Ｐ ｉ）
因 为 中 间 总 线 电压 ［ ＤＰ 拓 扑 低 四 倍 以 使 隔 离 式 １ １砖 电 源 封 装 尺 寸 缩 小 ￣ Ａ Ｌ ／６
高 。中间总线 架构 （Ｂ 在窄范 围的 ＩＡ）
半 稳 压 或完 全 不 稳 压 式 ，具 有 极 高 的 功 率 密 度 和 效 率 ：而 对 于 宽 范 围 的 稳 压 或 半 稳 压 式 ，具 有 较 低 的 效 率
和 功 率 密 度 。 在 不 稳 压 情 况 下 ，每
以 上 ． 因 此 对 于 给 定 的 输 出 功 率 产 生 更 高 的 中 间 总 线 电流 。 此 外 ， 每 个
个 ＮＰ Ｌ 输 入 电压 变 化 是 ｌｋ ｋ ｉＯ 的 ／ 是 Ｉ Ｃ的 降 压 比 率 。 Ｉ Ａ 优 势 是 通 过 Ｂ Ｂ 的 使 用 较 小 的 ＮｉＯ 和 一 级 隔 离 电 源 ， Ｐ Ｌ
隔离双向dcdc变换器工作原理
隔离双向dcdc变换器工作原理隔离双向DC-DC变换器是一种高效率的电力转换器件，其主要作用是将直流电能转换为另一种电压或电流形式。
与传统单向DC-DC变换器不同，双向DC-DC变换器可以实现电力的双向传输，即可以将电能从一个电源传输到另一个电源，也可以将电能从负载传输回电源。
在能源存储系统、电动汽车和太阳能光伏系统等领域中得到了广泛应用。
隔离双向DC-DC变换器的基本工作原理是采用高频交流变压器进行电力转换。
变压器的输入端接入电源，变压器的输出端接入负载。
当电源输入电压较高时，经过变压器降压后，输出到负载端的电压会相应升高。
当负载端产生电压时，经过变压器升压后，输出到电源端的电压也会相应升高。
隔离双向DC-DC变换器的关键部件是高频交流变压器。
变压器的工作频率一般在几十kHz到数百kHz之间。
变压器的匝数比决定了输入端和输出端的电压比例。
变压器的磁芯材料也非常重要，一般采用高磁导率的铁氧体材料，以提高变压器的效率和功率密度。
隔离双向DC-DC变换器的控制方式有很多种，其中比较常见的是PWM控制方式。
通过控制PWM信号的占空比，可以实现对输出电压的调节。
当负载端产生电压时，PWM信号的占空比会相应减小，使输出电压下降，从而使电能从负载端传回电源端。
当电源端输出电压较高时，PWM信号的占空比会相应增大，使输出电压升高，从而将电能从电源端传送到负载端。
隔离双向DC-DC变换器的优点是功率密度高、效率高、输出电压稳定、负载适应性强等。
因此，隔离双向DC-DC变换器被广泛应用于电动汽车的电力转换、太阳能光伏系统的电力管理、电力电子设备的稳压等领域。
隔离双向DC-DC变换器是一种高效率、高稳定性的电力转换器件，其基本工作原理是采用高频交流变压器进行电力转换，控制方式多样。
随着新能源技术的不断发展，隔离双向DC-DC变换器的应用前景将会越来越广阔。
DCDC变换器原理
DCDC变换器原理DC-DC变换器是一种电力电子器件，用于将直流电能转换为特定的直流电压或电流输出，通常用于电子设备或系统中，如电源、电池充电器、逆变器等。
其原理基于PWM（脉宽调制）技术，可以实现电能的高效转换和稳定输出。
DC-DC变换器的原理可以通过以下几个方面来说明：1.输入滤波：DC-DC变换器的输入端一般接收来自直流电源或者电池的电源输入。
为了保持输入电源的稳定性和减小输出的噪声，需要对输入电源进行滤波处理。
一般使用电感、电容等元件来实现输入滤波，并保证稳定的直流电源供给。
2.器件驱动：DC-DC变换器主要包括开关器件，如晶体管、MOS管等，通过合适的电压或电流驱动器驱动开关器件。
这些开关器件在开关状态和关闭状态之间切换，控制电源信号的传递，实现电压转换。
3.脉宽调制（PWM）：DC-DC变换器的核心原理是脉宽调制技术。
PWM控制信号通过开关器件的开关状态来调节输出电压或电流大小。
脉宽调制技术通过改变信号的脉冲宽度来调节开关器件的导通时间和断开时间，从而控制输出电压或电流的大小。
4.输出滤波：DC-DC变换器的输出端一般需要稳定的直流电压或电流输出。
为了滤除开关器件切换时产生的高频噪声，需要在输出端添加输出滤波电路，以保证输出电压的稳定性。
输出滤波电路通常由电感、电容等元件组成，通过滤波的方式，将高频噪声滤除。
5.反馈控制：为了确保输出电压或电流始终保持在设定范围内，DC-DC变换器通常采用反馈控制。
反馈控制通过比较输出电压或电流与设定值之间的差异，并根据差异调整PWM控制信号的脉冲宽度，使输出保持稳定。
常用的反馈控制方式包括电压反馈和电流反馈。
DC-DC变换器根据输入输出的电压和电流类型不同，可以分为多种类型，如Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器等。
每种类型的DC-DC变换器具有不同的工作原理和特点，用于满足不同的应用需求。
总的来说，DC-DC变换器是一种基于PWM技术的电力电子器件，通过开关器件的开关状态和PWM控制信号来实现电能的高效转换和稳定输出。
结合DPA和IBA两者优势的隔离DC-DC转换器
结合DPA和IBA两者优势的隔离DC-DC转换器先进的电信与无线架构、网络与通信技术及高速服务平台等终端系统需要持續不斷的改善良更新產品, 隨着市場的要求, 出現了更新、更快的ASIC、DSP、FPGA、高速微处理器和存储设备电源行业也需要作出相應的調整. 這些器件改變了電源規格的要求,需要提供多路工作电压、更高的瞬态电流要求、更小的元件尺寸。
但是由于技术上若干固有的限制，使得电源的发展也受到制约。
一般而言，电源系统不会为整体系统提供主要卖点，因为系统必须有电源供电，并且终端应用是处理数据而并非产生电压和电流。
如果电源系统占太多的空间，那么增加到终端产品具有竞争优势的一些其他技术特征就可能会被削弱或者完全忽略。
为解决这些问题，系统设计者一直努力设计一种最佳类型的分布式电源系统以满足系统需求，同时仍然保持高效、可靠、低成本的特点，灵活地适应快速变化的需求。
简介先进的电信与无线架构、网络与通信技术及高速服务平台等终端系统需要持續不斷的改善良更新產品, 隨着市場的要求, 出現了更新、更快的ASIC、DSP、FPGA、高速微处理器和存储设备电源行业也需要作出相應的調整. 這些器件改變了電源規格的要求,需要提供多路工作电压、更高的瞬态电流要求、更小的元件尺寸。
但是由于技术上若干固有的限制，使得电源的发展也受到制约。
一般而言，电源系统不会为整体系统提供主要卖点，因为系统必须有电源供电，并且终端应用是处理数据而并非产生电压和电流。
如果电源系统占太多的空间，那么增加到终端产品具有竞争优势的一些其他技术特征就可能会被削弱或者完全忽略。
为解决这些问题，系统设计者一直努力设计一种最佳类型的分布式电源系统以满足系统需求，同时仍然保持高效、可靠、低成本的特点，灵活地适应快速变化的需求。
图1 - 分布式电源架构（DPA）多种选择今天，有多种电源构架方案可以選擇。
对于工作在36V-75V正常电压范围的电信系统，一般而言，會按功率等级和电压轨的数量决定是使用DPA (分布式电源架构)或IBA（中转母线架构）中的何种构架。
隔离dc dc方案
隔离DC-DC方案简介DC-DC转换器是电子设备中常用的电源管理电路之一。
在一些特定的应用中，为了提高系统的稳定性和可靠性，需要对DC-DC转换器进行隔离设计，即将输入端和输出端用绝缘材料隔离开来。
本文将介绍隔离DC-DC方案的背景和原理，以及在实际应用中常见的隔离DC-DC转换器设计。
背景在电子设备中，DC-DC转换器常用于将直流电压转换为所需的电压和电流。
然而，在某些应用中，输入端和输出端需要具有电气隔离，以避免电压和电流的传导。
这些应用通常包括医疗设备、工业控制系统和高性能计算机等。
隔离DC-DC转换器可以提供以下优势：1.电气隔离：隔离DC-DC转换器通过绝缘材料在输入和输出间建立绝缘屏障，避免电流和电压的传导，提高系统的安全性和可靠性。
2.抗干扰能力：隔离DC-DC转换器能够有效隔离噪声和干扰信号，提高系统的抗干扰能力。
3.电流共享：隔离DC-DC转换器可以提供多个输出端口，实现电流共享和负载平衡，适用于多个模块工作的场景。
原理隔离DC-DC转换器的原理在于使用绝缘材料（通常是绝缘栅氧化物）将输入端和输出端隔离开来。
主要的隔离技术包括磁隔离和光隔离。
磁隔离磁隔离是指使用磁性材料将输入和输出分开的技术。
常见的磁隔离方式是使用变压器来隔离输入和输出。
变压器的绕组通过磁场耦合来传递能量，从而实现输入和输出之间的隔离。
优点：•磁隔离具有较高的效率和较小的尺寸。
•变压器可以提供多种输入输出电压的变换比例。
缺点：•变压器隔离转换器的频率范围一般较窄。
•变压器会引入一定的漏磁和磁耦合损耗。
光隔离光隔离是使用光学器件将输入和输出分开的技术。
光隔离器通常由发光二极管（LED）、光电二极管（Photodiode）和光学耦合器（Optical Coupler）组成。
光隔离器的工作原理是，当输入端有电压信号时，LED会发出光信号，光信号经过光学耦合器传递到输出端的光电二极管，电压信号再次转换为电信号输出。
光隔离器通过光传导来实现输入和输出之间的隔离。
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新型功率系统级封装隔离DC-DC转换器
常用于通讯系统的两大架构：分布式电源(DPA)和中转总线架构(IBA)，
各有优劣。
分布式电源(DPA)的分布效率高，但体积较大，成本较高。
中转总
线架构(IBA) 在窄范围的半稳压或完全不稳压式，具有极高的功率密度和效率;而对于宽范围的稳压或半稳压式，具有较低的效率和功率密度。
在不稳压情况下，每个NiPOL 的输入电压变化是1/K，K 是IBC 的降压比率。
IBA 的优势是通
过使用较小的NiPOL 和一级隔离电源，将电源系统的整体尺寸和成本降至最低。
小型NiPOL 可以靠近点负载，顾名思义是得到更好的瞬态响应。
与DPA 相比，IBA 的每路电压有两级转换，分布损耗以中转母线电流的平方增加，因此它的
缺点是系统整体效率较低。
这种构架的效率很难做高，是因为中转母线电压比DPA 拓扑低四倍以上，因此对于给定的输出功率产生更高的中转母线电流。
此外，每个NiPOL 的中转母线电压不会产生最佳的效率。
发挥DPA 和IBA 两者优势
如果能将DPA 和IBA 拓扑两者的优势相结合, 系统总体尺寸能够进一步降低但对效率不造成明显影响，同时仍然保留直接向点负载供电的能力，某
些系统的功率配置便可通过缩小尺寸或减少所需的转换阶数而受益。
Picor 公司最新发布了Cool-PowerTM PI3101 隔离式DC-DC 转换器，将高效率软开关电源架构与创新的集成式功率系统级封装(PSiP)概念相结合，可以使隔离式1/16
砖电源封装尺寸缩小一半以上。
这种革命性的新电源转换器通过将1/16 砖替换为小封装尺寸，来降低使用多个1/16 砖的现有DPA 系统的尺寸，这止小封装尺寸的元件，甚至比很多
市面上的NiPOL 转换器还小。
在尺寸和重量敏感的应用中，可以考虑采用这种产品。
径产品有一系列可用输出电压，允许系统设计人员灵活地将所需的隔离。