1W超薄隔离型DCDC模块及其应用

1W超薄隔离型DC/DC模块及其应用豆豆网技术应用频道 2009年04月23日【字号：小中大】收藏本文关键字：电平逆变器电源适配器基站电池LabView为提高通信设备或装置在信号传输中的抗干扰能力，提高通信的可靠性及满足一些仪表、仪器在复杂环境中的测量精度、提高测量的可靠性，往往在其部分电路或器件上采用了输出稳压的隔离型电源模块供电。

这样不仅提高了电源的输出电压精度、减少纹波噪声电压；并且，由于采用了不共地的隔离电源，可以有效地抑制电磁干扰，消除接地环路的干扰，保护系统电路免受外部网络的影响。

在便携式仪器、仪表及通信装置中，采用超薄隔离型DC /DC模块，不仅占PCB面积小，并且可靠性高，是最佳的选择。

2008年，广州金升阳公司在DC/DC模块上有新的突破，开发出1W超薄隔离型DC/ DC模块系列。

该系列为定压输入，有非稳压输出及稳压输出两类。

本文介绍该系列中定压输入、稳压输出的1W超薄隔离型DC/DC模块，其型号为IF0505RN/RT-1W。

型号中前一个05的意思是输入电压，后一个05的意思是输出电压。

DC/DC电源模块IF0505RN/RT-1WIF0505RN/RT-1W是一种额定功率为1W、定压5V输入、单路5V稳压输出、隔离电压为3000VDC的DC/DC电源模块。

型号中有RN的为DIP封装，有RT的是贴片或SMD 封装。

该模块的主要特点：● 模块体积小，厚度超薄，仅4.5mm；● 输出电压精度高，可达±3%；● 隔离电压高达3000V，并且隔离电容小，仅为25pF；● 无须外部元器件；● 具有输出短路保护，短路排除后能自动恢复；● 输出纹波电压低，为传统的50%，其典型值为10mVp-p；● 温度稳定性高，温漂最大值为0.03%/℃；● 有DIP及SMD两种封装；● 工作温度范围为工业级，-40～+85℃；● 符合RoHS指令要求。

为提高输出电压精度及减小输出纹波、噪声电压，模块内还增加了一个低压差线稳压器（LDO），使性能进一步提高，其结构框图如图1所示。

图1 IF0505RN/RT-1W结构框图在尺寸为19.5mm×6.6mm× 4.5mm的封装内安装了隔离型DC/DC转换器及低压差线性稳压器，其技术难度是相当大的。

由于模块中增加了LDO，效率稍低，典型值为70%。

模块引脚及主要参数此种封装的引脚排列如图2所示。

1、2引脚为输入端：1-Vin、2-GND；5、6引脚为输出端：5-0V、6-V0；7、8、14为空脚。

图2 IF0505RN/RT-1W引脚排列该模块的主要参数（TA=25℃）：输入电压为5V定压，并要求±5%的稳压精度；输出电压是稳压的，精度为±3%；输出不能空载，最小输出电流为20mA；最大输出电流为200 mA；效率典型值为70%；输入与输出间的绝缘强度最小值为3000VDC；隔离电容典型值为25pf；输出电压温漂为0.03%/℃；输出纹波电压典型值为10mVp-p,输出噪声电压典型值为50mVp-p。

图3 模块工作温度特性该模块工作温度范围为-40～+85℃，相对温度小于95%RH；工作时内部电路温升小，自然空冷，无须另加散热装置。

在环境温度超过71℃时要降额使用，如图3所示。

例如，在85℃条件下工作时，最大输出功率仅为0.6W，即最大输出电流为120mA。

平均无故障时间为350万小时以上，重量为1.4g。

典型应用电路该模块适用于输出电压精度高、输出纹波、噪声电压低，并要求输入、输出隔离的场合。

例如，一些高精度仪器、仪表中一些输出灵敏度较低的传感器及运算放大器电路，一些精度高的ADC或DAC电路，需要采用输出稳压的隔离型DC/DC模块电源供电。

一些串行通信电路为提高抗干扰能力、提高信号传输的可靠性也需采用隔离型DC/DC模块电源。

这里举一些典型应用电路。

1 RS-485收发电路图4中，VTS是瞬态电压抑制器作过压保护，74HC04是高速6反相器，这里用做驱动器，PC410/417及PC357T是光电耦合器，起信号隔离作用，MAX481～487是低功耗R S-485收发器。

老电耦合器输出电路部分及RS-485收发器采用隔离型DC/DC模块供电。

采用光电隔离及隔离型DC/DC模块可有效地抑制电磁干扰和消除接地环路的干扰，提高通信的可靠性。

图4 RS-485收发电路图由于MAX481是低功耗器件，3个光电耦合器耗电也不大，为了使隔离型DC/DC模块的输出电流大于20mA，在输出端加了电阻RZ，以保证DC/DC模块工作的可靠性。

C1是去耦合电容，C2是进一步减小输出纹波电压，C1、C2用MLCC。

图5 RS-232多路收发器电路2 RS-232多路收发器电路图5是隔离型多路RS-232收发器电路。

图5中，光电耦合器10*PC417及多路RS-2 32收发器MAX225的电源由隔离型DC/DC模块供电，起到良好的隔离作用。

图6 CAN总线串行通信接口电路3 CAN总线串行通信接口电路图6中，89C51是单片机，SJA1000是独立CAN控制器，6N137是高速光电耦合器，82C250是CAN控制器接口。

为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TDX和RXD端并不直接与82C250的相应端连接，而是通过光电耦合器6N137隔离后再与82C2 50的相应端连接，这样可以良好地实现总线上各CAN节点间的电气隔离。

为此，6N137的Vcc与VDC必须完全隔离，否则采用光电耦合器就失去作用。

这里可以采用隔离型DC/ DC模块作为隔离电源。

该电源还向82C250供电。

4 单电源A/D转换器电路图7是8031单片机和ADC0809模数转换器接口电路。

为满足ADC0809对电源的精度及纹波、噪声电压的要求，这里采用了输出稳压的隔离型DC/DC模块（IF0505RN/RT-1W），由于采用了隔离电源供电，有效地抑制电磁干扰和消除接地环路的影响，提高了A DC电路的可靠性。

这种电路同样适用于位数更高的ADC电路。

图7单电源A/D转换器电路图7中的电路仅仅使用了隔离电源，单片机与ADC的信号并未隔离。

另一种采用光电隔离的方式是隔离数字信号，其结构框图如图8所示。

采用高速光电耦合器对模拟信号同路的精度无影响，采用这种隔离方案时，运算放大器及ADC等需采用隔离电源供电。

图8 采用光电隔离的A/D转换器电路由于模拟信号和数字信号不共地，对抑制数字噪声的影响是极为有效的。

应用隔离型DC/DC模块来抑制干扰的例子还很多，有的输出电压要求12V或15V，有的要求输出双电源（正负电源），这里就不一一介绍了。

结语精密测量电路或通信电路中的许多不稳定问题的主要原因是受到高频干扰。

干扰源可来自自身系统电路（如开关电源）或外部的电场、磁场或电磁场的干扰。

在系统电路设计中要考虑如何消除这些干扰对系统电路的影响。

这涉及到电路的设计、元器件的选择，特别是滤波电路、去耦合电路的设计；另外，印制板上的元器件布值、布线及接地的考虑都十分重要。

合理的布线和接地能有效地抑制噪声干扰，但在混合电路中，由于模拟信号地和数字信号地依然存在共地点，要想彻底抑制数字噪声对模拟电路的影响是困难的。

不过，采用隔离型DC/DC模块将模拟地与数字地完全隔离，这是消除数字噪声有效的措施。

还必须指出，在一些普通数字电路、直流信号或低频信号放大电路、RS232/485及CA N总线电路等对电源精度要求不高的场合，可以选择非稳压输出隔离型DC/DC模块（如采用定压输入，非稳压输出的DC/DC模块，型号为F0505RN/RT-1W），它可以降低产品的生产成本。

适合高效能模拟应用的线性稳压器豆豆网技术应用频道 2009年07月11日【字号：小中大】收藏本文关键字：电磁干扰滤波器线性稳压器稳压器液晶电视电源降压转换器适合高效能模拟应用的线性稳压器。

线性稳压器是电子产业中最长期且最广泛被应用的集成电路之一，自多年前问世以来，已经历多次重大的效能提升。

本文说明多种线性稳压器架构的基本运作原则，并摘要说明其中最重要的参数，最后归结针对特定规格选用适当线性稳压器的要点。

基本线性稳压器运作线性稳压器电路包含四个功能区块，分别是参考电压、导通组件(pass element)、取样电阻及误差放大器，如图1 所示。

导通组件是由芯片的误差放大器所控制，误差放大器会监视反馈的状况，并且与内部固定的参考电压进行比较，然后会开启或限制导通组件，以便当输入电压产生变动时仍能维持恒定的输出电压，以及提供负载所需的输出电流。

大多数的线性稳压器也具有用来保护稳压器的过电流及高温保护电路。

最小电压差及静态电流最小电压差(Dropout Voltage)稳压器若要正常的工作，输入端和输出端的电压差就必须超过某个最小值，这个值称为「最小电压差」。

最小电压差小于1V 的线性稳压器通常被归类为低压降线性稳压器(LDO)，而最小电压差大于1V 的线性稳压器则被归类为标准线性稳压器。

如果输入电压接近输出电压，而且需将功耗降至最低，此时就需要使用LDO。

静态电流静态电流也称为接地电流，这是指输入电流与输出电流之间的差异。

若要发挥最大效率，需要低静态电流。

静态电流包含偏移电流(例如带隙基准源、取样电阻及误差放大器电流)及串行导通组件的栅极/基极驱动电流，后者不会产生输出功率。

静态电流值大部分是由串行导通组件和稳压器拓朴所决定。

线性电压稳压器的分类线性电压稳压器是按照导通组件技术进行分类，包括：NPN-Darlington、NPN、PNP、PMOS 及NMOS 稳压器。

表1 显示不同的类型以及一般最小电压差与静态电流特性。

PNP双极体晶体管一般被运用于低压降的应用，主要是因为这类晶体管很容易就能够达到低压降，然而，它会产生高静态电流，而且效率不高，因此不适用于以发挥最高效率为首要考虑的应用。

PMOS装置经过大力的开发，目前的效能已超越大多数的双极体装置。

N MOS导通组件的最大优势是它的电阻不高，不过，栅极驱动的困难却使得这类导通组件在应用中显得并不理想。

NMOS LDO(如TPS74901)能够在3A 输出电流的情况下达到120 mV最小电压差。

与PMOS拓朴装置不同的是，输出电容器对于回路稳定性的影响不大。

不论是搭配多颗电容器或甚至不搭配电容器，德州仪器推出的多款NMOS LDO都能稳定的运作。

NMO S的瞬时响应也优于PMOS拓朴，对于低输入电压的应用更是如此。

高效能线性电压稳压器的特殊功能最简易的电压稳压器只需要Vin、Vout及GND等三个终端，在线性稳压器的演进中，下一步则需要加入ENABLE引脚，以便稳压器能够开关。

数字应用的稳定性需求使得稳压器必须整合电源电压监控(SVS) 的功能，这些功能能够将RESET 或POWER GOOD 输出提供给处理器。