簡介

若要實現(xiàn)最佳的汽車或工業(yè)設(shè)計，其中一種方式就是縮減電源供應(yīng)單元的尺寸，如此也可減少所需的實體材料和分離元件數(shù)量，進而節(jié)省系統(tǒng)級成本。

傳統(tǒng)上，諸如推拉式與返馳式偏壓電源解決方案需要笨重的大型變壓器，而這類變壓器易於振動，因此需要採用複雜的設(shè)計配置。包含外部變壓器的隔離式偏壓電源解決方案設(shè)計也會影響性能效率，且並可能會造成高輻射電磁干擾 (EMI)。

變壓器設(shè)計的突破，讓積體電路設(shè)計人員可完全將變壓器與矽整合至單一封裝內(nèi)，大幅縮減隔離式 DC/DC 電源供應(yīng)器的高度與尺寸。終端使用者可享有外型更加輕巧且支援高功率密度的隔離式電源模組，而無須設(shè)計變壓器或犧牲系統(tǒng)性能。

在此文章中，我將說明三種汽車與及工業(yè)應(yīng)用的基本功能、隔離式 DC/DC 電源供應(yīng)器對此功能的重要性，以及德州儀器的全新 UCC33420-Q1 電源模組如何協(xié)助您設(shè)計高效率的隔離式 DC/DC 電源供應(yīng)器。

BMS 中的隔離式 DC/DC 電源供應(yīng)器

電池管理系統(tǒng) (BMS) 的主要功能為監(jiān)控電池組電壓，電池組電流和電池芯電壓。必須監(jiān)控高電壓電池 (>60V) 漏電流以及匯流排與底盤接地間的隔離電阻，以符合安全標(biāo)準(zhǔn)。BMS 的高電壓與隔離診斷子系統(tǒng)中具有隔離式 DC/DC 電源供應(yīng)器，可為數(shù)位隔離器和電流感測器提供隔離式電源。

隔離式 DC/DC 電源供應(yīng)輸入可從安全電源管理積體電路取得 5V 供電，並可為電池斷開單元應(yīng)用中高電壓側(cè)的數(shù)位隔離器、電壓/電流感測器或類比轉(zhuǎn)數(shù)位轉(zhuǎn)換器，提供 5V 的輸出功率，如圖 1 所示。

在使用單一電壓、電流和絕緣電阻監(jiān)控器的智慧型電池接線盒中，隔離式 DC/DC 電源供應(yīng)器可為電池監(jiān)控器提供 5V 輸出電壓。相較於其他推拉式分離解決方案，整合式變壓器技術(shù)的進步可縮減所需的印刷電路板面積、最佳化功率密度、減少系統(tǒng)物料清單 (BOM) 數(shù)量，並加快上市時間。

電動車充電

隨著邁向車輛電氣化的發(fā)展趨勢，對於經(jīng)濟實惠以及縮短充電時間的需求也隨之增加?？s小電動車 (EV) 充電電源模組的尺寸，可提供效率並降低整體系統(tǒng)成本。

如 圖 2 中所示，EV 充電站包括資料通訊介面，例如控制器區(qū)域網(wǎng)路、RS-485 以及適用於電壓與電流感測的隔離放大器，上述所有介面皆需要隔離式 DC/DC 電源。若要縮短充電時間，則電源輸出必須增加，而這會加大整體系統(tǒng)尺寸。UCC33420-Q1 體積小巧且具備高效率，可協(xié)助您設(shè)計更有效率的隔離式電源供應(yīng)系統(tǒng)，同時縮減整體電路板空間。最多可減少 50% 的外部元件數(shù)量，同時支援 AC 輸入線路中的高電壓。

PLC I/O 模組

如 圖 3 中所示，高性能可編程邏輯控制器 (PLC) 系統(tǒng)在一個小空間中包含多個模組。這些 PLC 系統(tǒng)使用集中式輸入/輸出 (I/O) 模組來與感測器，電磁閥和閥門通訊。PLC 系統(tǒng)中的隔離式偏壓電源必須外型精巧、具備嚴(yán)格的輸出電壓調(diào)節(jié)能力，並可降低 EMI 與電磁相容性。高功率密度與輸出電壓準(zhǔn)確度亦為常見需求。

UCC33420-Q1 以 4mm x 5mm 超小型無引線封裝提供 1.5W 輸出功率，讓此裝置能為多個積體電路供電。UCC33420-Q1 可在 VIN 3V 至 3.6V 以及 4.5V 至 5.5V 的條件下，提供準(zhǔn)確度 < ±3% 的 5V 和 3.3V 輸出電壓，且無需後置穩(wěn)壓器或低壓降穩(wěn)壓器。

結(jié)論

在變壓器設(shè)計領(lǐng)域中，UCC33420-Q1 提供較相同輸出功率位準(zhǔn)分離式變壓器解決方案高 8.5 倍以上的功率密度。其他超越分離式變壓器解決方案的創(chuàng)新特色，包括將解決方案尺寸縮小 >89%、高度減少 >75% ，並將 BOM 數(shù)量減少一半。圖 4 比較 UCC33420-Q1 與推拉式轉(zhuǎn)換器的尺寸。

UCC33420-Q1 將隔離電源變壓器，一次與二次橋接器以及控制邏輯整合在單一封裝中，協(xié)助您滿足追求精巧輕盈的汽車與工業(yè)應(yīng)用需求。

UCC33420-Q1 採用 EMI 最佳化變壓器設(shè)計，具備 3pF 一次至二次電容，可符合 Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) 32 規(guī)範(fàn)，且無須使用 EMI 濾波器。此裝置亦可減少元件數(shù)量、簡化濾波器設(shè)計，符合 CISPR 25 標(biāo)準(zhǔn)。

其他資源

• 下載產(chǎn)品規(guī)格表進一步了解 UCC33420-Q1
• 查看 TI 的隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器與模組頁面。