CA-IS3105W全集成DC-DC转换器详解

一、基础参数

集成高效率的 DC-DC 转换器和片上变压器

-内置软启电路来防止浪涌电流和输出过冲

-过载和短路保护功能

-过热关断保护功能

输入电压范围：4.5 V ~ 5.5 V

输出电压可选：

-3.3V、 5.0V、 3.7V、 5.4V

-支持在输出端接 LDO

输出典型功率：650mW(5V/130mA)

温度范围：-40 °C ~ 125 °C

优异的隔离性能：

-高达 5 kVRMS 的隔离电压

-浪涌：10KVpk

-高 CMTI：±150 kV/µS(典型)

-隔离栅寿命：>40 年

封装形式：SOIC16-WB

二、工作原理

反馈系统将输出电压反馈到次边侧的控制系统，产生PWM信号，PWM通过OOK调制将数字控制信号传送到原边侧，原边侧再将PWM信号送入驱动，控制原边功率器件的通断，能量从原边侧流向次边侧，从而使输出信号稳定在预设值。

众所周知，开关电源有几大基本模块，即功率器件模块(MOSFET，BJT等)、磁性元器件(电感，变压器等)、控制单元、驱动模块(驱动功率管开和关)。从上图可以看出，CA-IS3105W在原边和次边侧均有功率模块，因此两侧都必须有驱动单元。两边的功率模块通过变压器隔离。两边功率器件的通断将原边的能量源源不断送到次边侧。一般DCDC已经把功率器件，驱动控制集成在一起，变压器集成在片上的就不多了。

CA-IS3105W将微变压器集成在片内基板上。

因此CA-IS3105W是高度集成化产品。

三、产品性能

软启动

软起动可以有效防止输入电流涌入，保障整个电源系统的安全运行。

下图为软起动波形，整个启动过程大致分为三个阶段：

输入电压还未达到原边侧UVLO，这时候芯片不工作。

当输入信号达到UVLO，但是次边侧还没有达到，此时次边侧电压阶梯式缓慢爬升。

当次边侧电压达到UVLO时，控制电路开始工作，控制环路接管整个控制系统，输出电压快速爬升，直到达到预设值。

输出短路保护

短路保护工作机制大致如下：当检测到输出电压低于短路阈值时，芯片停止工作。

等待4ms后，芯片尝试重新启动。

如果在1ms时间内输出电压没有达到预定电压，此时系统判定短路存在，保护机制继续工作。

如果在1ms时间内输出达到预定电压，此时系统判定短路解除。

输出电压4档可选

通过配置SEL引脚可以输出4种输出电压：

5.4V/3.7V输出电压为LDO提供输入电压,为后接芯片提供低噪音电源。

注意事项：

1>在芯片启动前，需先设定好输出电压，即SEL引脚配置好。

2>SEL引脚不要悬空。

3>在芯片工作过程中，不建议动态改变VISO输出电压。

动态响应

从10%到100%动态负载情况下输出电压超调和跌落值只有十几mV。

转换效率

效率曲线如图所示，满载情况下最高效率为54%

PCB设计注意事项

1> 在输入VINP和输出VISO处放置至少10μF电容

2> 输入和输出电容靠近芯片引脚摆放，距离<2mm

3> 在中间层加入VINP，VISO铜箔以增加寄生电容

4> GNDP，GNDS交叠电容以改善EMI

5> GNDP和GNDS间铜箔注意爬电距，间距>8mm

6> 电源平面构建边缘防护

四、应用场景

PLC应用

CA-IS3105W为隔离电源，可以为各种隔离器供电。

在PLC中，使用了各种数字隔离器，例如川土CA-IS37XX、CA-IS36XX等。

BMS应用

BMS中使用了隔离CAN和隔离I2C，该隔离电源配合CA-IS305X系列产品，形成隔离CAN方案。

川土也提供了集成隔离电源的CAN接口芯片CA-IS3062W。

光伏逆变应用

光伏逆变器中使用到了隔离485/422，隔离电流放大器。CA-IS3105W为这些隔离产品提供能量。

审核编辑：汤梓红