可編程邏輯控制器 (PLC) I/O 模塊或其他工業低功耗應用的設計人員必須找到可靠的設計，以便其設計的電路在嚴苛的工業環境條件下正確、安全運行。隔離式電源轉換器經常出現在此類應用中，有助于實現以下功能：

• 避免或中斷潛在的接地環路
• 避免相鄰通道或模塊之間發生耦合
• 提供電氣安全

專門用于 PLC I/O 模塊應用的此類隔離式電源轉換器的常見設計要求包括以下各項，這些要求也同樣適用于其他工業低功耗應用：

• 輸入電壓：現場電源電壓，通常為 24V ±20% 至 30%（高達 17V 至 36V 的寬范圍，有時甚至更寬）或 4.5V 至 6V 等更低的電壓（例如，來自背板或由 24V 生成為中間電源軌）
• 輸出電壓：3.3V、5V、12V 甚至 24V 等典型電壓，但也有 ±5V、±15V、±18V 等雙電源軌
• 輸出電壓精度：所需精度優于 3% 至 5%，優先選擇無光耦合器設計以降低復雜性并提高可靠性
• 輸出功率：高達 4W 至 5W，有時高達 10W 或以上
• 尺寸：需要小尺寸設計，高度通常限制在 4mm 至 8mm 范圍內
• 隔離類型：在大多數情況下是指用于中斷接地環路的功能隔離（在 1 秒至 1 分鐘的測試中為 1kV 至 2.5kV），還提供從基本絕緣到需要電氣安全時的增強型絕緣等更嚴格的隔離
• 電源效率：通常要求非常高（需要達到 80% 至 90% 或更高），旨在實現最低的全功率損耗，原因如下：
  • 小型塑料外殼，無強制氣流
  • 應用的最高環境溫度在 50°C 至 70°C 范圍內，預期環境電路板溫度水平在 85°C 至 105°C 范圍內
  • 根據前面列出的項目，由于熱限制，每個 PLC 模塊的總功耗通常限制為 2W 至 4W。此功率的大部分用于有效載荷。隔離式電源轉換器中產生額外功率損耗；因此，需要盡可能減少。

表 1 匯總了滿足上述要求的可用隔離式電源拓撲以及建議的 TI 器件。

列出的所有拓撲都是無光耦合器的方案，但眾所周知，高功率設計中的基本傳統拓撲使用了光耦合器反饋。

該表將建議的拓撲分為以下類別：

• 非穩壓
• V_IN 受控
• 準穩壓
• 穩壓

提供的器件最小和最大輸入電壓值（V_IN 最小值、V_IN 最大值）表示支持具體拓撲的所有列出器件的最佳情況值。為 Fly-Buck 拓撲提供的 2.95V V_IN 最小值與 TPS55010 的最小 V_IN 相關，而為該拓撲提供的 120V V_IN 最大值代表 LM5168 和 LM5169 的最大 V_IN。Fly-Buck-Boost 和初級側調節反激式拓撲等特定拓撲需要應用額外的裕度。

提供的最大輸出功率（最大 P_OUT）表示為特定拓撲提供的最強大器件的能力，并進一步取決于所用變壓器的 V_OUT/V_IN 比率和匝數比。

V_ISO 表示所用變壓器的隔離電壓，通常與具體的技術標準相關。