隔离式DC-DC电源解决方案

所有电源应用中的信号隔离通过防止高频噪声传播来保持完整性，从而保护敏感电路免受高压尖峰的影响。

在此类应用中，需要使用隔离电源为不同的电气组件供电。为确保人身安全，行业标准要求加强隔离，这是设备正常运行所需隔离级别的两倍。

除了适当的隔离之外，市场正朝着分布式电源发展。不是为整个系统提供中央电源，而是有较小的电源，甚至微电源，可以为各种子系统和其中的组件（例如集成电路）提供电源。外形尺寸、成本和热管理都是此处需要考虑的关键设计元素。

德州仪器 (TI) 的集成变压器技术提供了一种全新的 500 mW 高效率隔离式DC-DC 电源解决方案，具有低电磁干扰 (EMI)。

“我们的解决方案需要具有更高水平的功率密度和效率，”德州仪器 (TI) 高压电源部副总裁兼总经理 Steve Lambouses 说。“由于我们将这些电源放置在更小的空间内，而且我们连接到电网的电源比以往任何时候都多，因此我们不能浪费能源。我们需要提供最高密度和最有效的解决方案。此外，车辆的电气化、对工厂自动化以及楼宇自动化和医疗等其他快速增长领域的需求增加，都需要更高水平的稳健性和可靠性。”

在这些应用中的每一个中，最重要的问题都与 EMI 相关，因为干扰在更紧凑的空间中被放大得更多。常见的 EMI 源之一是电源本身。能源质量被定义为驱动负载的电功率和负载正常运行的能力。如果没有合适的低 EMI 电源，设备（负载）可能无法正常工作或过早损坏。

为了达到 EMI 合规性，工程师通常需要遵循正确的设计指南以减少干扰，同时添加外部组件（例如滤波器或扼流圈）以始终抑制噪声，同时进行准确的测试以从开发阶段优化设计。

这是一个非常反复和艰巨的过程。TI 的新型集成变压器技术旨在屏蔽噪声辐射并提供低 EMI 隔离电源，最终大大简化了工程师的设计工作。

与电源模块相比，新型 UCC12050 使设计人员能够将其解决方案的体积减少 60%，并确保高隔离度（图 1）。

    图1：UCC12050典型应用电路

UCC12050的 5 kVrms增强绝缘和 1.2 kVrms 工作电压可防止工业运输、网络基础设施和医疗设备等系统中的高压尖峰。

在所有这些应用中，UCC12050 用作紧凑型隔离式 DC/DC 电源配套器件，可用于为其他集成电路（如数字隔离器、隔离式电流或电压传感器）和通信设备（如隔离式收发器）供电。

UCC12050 采用 16 引脚 SOIC 封装，尺寸为 10.3 mm x 10.3 mm x 2.65 mm。新解决方案还省去了一些通常需要满足 EMI 认证所需的外部组件，例如低压降稳压器和铁氧体磁珠，从而显着缩短了设计时间。其高效率和 -40°C 至 125°C 的扩展工作温度范围可在极端条件下提供更多功率。

TI 的集成变压器技术可实现高密度隔离式 DC/DC 电源的转换，同时保持低水平的 EMI。表面贴装单体架构为设计人员提供了一种易于使用的薄型 IC，可减少 BOM 并在很宽的温度范围内高效运行。

“作为一家半导体制造商，我们能够在我们的芯片上集成更多的外部组件，现在通过将这种专有的变压器技术嵌入到封装中，我们还可以消除对外部铁氧体磁珠或扼流圈来减轻 EMI 的需要，这通常是这样做的在今天只有一个本地变压器的系统中，“兰布斯说。

医疗应用需要 EMI 稳健性和安全隔离。新的解决方案提供了一种技术组合，可以满足医疗市场和测试与测量市场的严格要求，在这些市场中，效率是测试 E-meter 测量的关键。

“10 年前，功率密度并不是一个大问题。我们拥有庞大而庞大的系统。我们只有一个电源，”兰布斯说。“如今，这是客户最关心的问题之一，对于测试和测量、医疗、工厂自动化设备，所有这些都开始变得更小，随着功率变得更加分散，功率密度是关键。同样，EMI 正成为我们客户的一个重要问题。他们无法承受在芯片之外增加成本和额外组件。相反，他们要求减轻或减少芯片内部的 EMI，而这正是我们通过 TI 的专有变压器设计重点关注的事情，”他补充道。

审核编辑：汤梓红