探索DCH01系列1W 3000VDC隔离非稳压DC/DC转换器模块

作为电子工程师，在为我们的电路寻找合适的DC/DC转换器时，常常会面临诸多挑战，比如需要考虑隔离性能、输出功率和电压、效率等因素。今天，我想和大家分享一款来自德州仪器（TI）的DCH01系列DC/DC转换器模块，它在众多方面表现出色，值得我们深入了解。

文件下载：dch010515d.pdf

一、DCH01系列产品概述

DCH01系列包括DCH010505D、DCH010505S、DCH010512D、DCH010512S、DCH010515D、DCH010515S等型号，它们属于1W、3000VDC隔离的非稳压DC/DC转换器模块家族。这些模块采用行业标准的7引脚单列直插式封装（SIP），具有诸多吸引人的特性。

1. 显著特点

• 出色的隔离性能：具备3kVDC的隔离能力（操作测试），经过1秒的耐压测试。在正常运行时，跨越隔离屏障可施加的连续电压为60VDC / 42.5VAC，并且该产品通过了UL60950认证。不过要注意，它只有操作隔离功能，仅用于信号隔离，不能用于需要加强隔离的安全隔离电路。
• 灵活的输出配置：支持串联和并联操作。通过串联运行可获得更高的输出电压，例如将双输出的DCH01版本串联可提供2倍输出电压；并联运行则能增加输出功率，满足不同应用对功率的需求。
• 高效节能：最高效率可达78%，有助于降低功耗，提高能源利用效率。
• 集成度高与空间优势：高度集成的封装设计使得产品可靠性高，同时具有高功率密度。而且它所需的外部组件极少，能有效节省电路板空间。

2. 广泛应用

• 现场电源转换：在需要对电源进行转换的场景中，可实现高效的电压转换。
• 接地环路消除：有效解决接地环路问题，提高电路的稳定性和可靠性。
• 数据采集：为数据采集系统提供稳定的电源支持。
• 工业控制与仪表：满足工业环境下对电源稳定性和隔离性的要求。
• 测试设备：为测试设备提供精确、可靠的电源。

二、产品详细参数

1. 设备对比

型号	输入电压 (V)	输出电压 (V)	输出电流 (mA)	输出功率 (W)	隔离电压 (kVDC)	封装引脚
DCH010505S	5 ± 10%	5	200	1	3	SIP - 7
DCH010512S	5 ± 10%	12	83	1	3	SIP - 7
DCH010515S	5 ± 10%	15	67	1	3	SIP - 7
DCH010505D	5 ± 10%	±5	±100	1	3	SIP - 7
DCH010512D	5 ± 10%	±12	±42	1	3	SIP - 7
DCH010515D	5 ± 10%	±15	±33	1	3	SIP - 7

从这些参数中，我们可以根据具体的设计需求选择合适的型号。例如，如果需要5V的单输出电压，DCH010505S就是一个不错的选择；若需要双极性输出电压，像±12V，那么DCH010512D会更合适。

2. 引脚配置与功能

引脚名称	EDJ（单输出）引脚号	EDJ（双输出）引脚号	I/O	描述
–V I	2	2	I	输入侧公共端
+V I	1	1	I	电压输入
–V O	5	5	O	–电压输出
+V O	7	7	O	+电压输出
COM	-	6	-	输出侧公共端

了解引脚配置和功能对于正确连接和使用这些模块至关重要。在实际设计中，我们要严格按照引脚功能进行连接，避免出现错误。

3. 规格参数

• 绝对最大额定值：输入电压（5V输入型号）最大为7V，存储温度范围为 - 55°C至125°C。超过这些额定值可能会对设备造成永久性损坏，所以在使用过程中一定要注意。
• ESD额定值：人体模型（HBM）为±2000V，带电设备模型（CDM）为±250V。这提醒我们在操作和存储这些设备时要采取防静电措施，防止静电对设备造成损害。
• 推荐工作条件：输入电压范围为4.5V至5.5V，工作环境温度范围为 - 40°C至85°C。在这个范围内，设备能稳定可靠地工作。
• 热信息：结到环境的热阻（RθJA）为66°C/W，结到顶部的特性参数（ψJT）为3°C/W，结到电路板的特性参数（ψJB）为66°C/W。这些参数对于散热设计很重要，我们可以根据这些参数来合理设计散热方案，确保设备在正常温度范围内工作。
• 电气特性：在TA = 25°C和V1 = 5V的条件下，不同型号的输出电压、负载调整率、输出纹波等都有具体的参数。例如，DCH010505S在100%负载时输出电压为5.1V，负载调整率为10%。这些参数能帮助我们评估设备在不同工作条件下的性能。

三、详细描述与应用实现

1. 隔离特性

在设计中，隔离是一个非常关键的因素。Underwriters Laboratories (UL) 定义了现代电源中几种不同类型的隔离。对于DCH01系列，它具有操作隔离功能，这主要通过高压测试来定义。其隔离测试电压为3.5 kVDC（1秒测试），但要注意，这个测试电压仅代表对瞬态电压的操作隔离能力，不能用于安全隔离。在正常操作中，跨越DCH01的连续电压必须小于60VDC（在SELV限制内）。如果反复进行高压隔离测试，可能会降低其隔离能力，所以要严格限制测试次数。若确实需要进行多次测试，可将电压降低20%，且每次测试时间限制为1秒。

2. 应用与实施

• 可选的输入和输出滤波器：DCH01电源模块内部已经包含输入和输出陶瓷电容器，但在一些对输入反射或输出纹波、噪声要求较低的应用中，还需要额外的滤波器。添加4.7μF或更大容量的陶瓷电容器是降低输出纹波和噪声的简单方法，靠近输出电源端子放置可有效减少输出纹波和噪声；在输入电源引脚附近添加4.7μF陶瓷电容器可减少反射传导纹波和噪声。如果需要进一步降低纹波或噪声水平，可以使用π滤波器，它由铁氧体磁珠电感器和陶瓷电容器组成，能有效降低纹波和噪声。
• 启动：启动波形能帮助我们了解设备在启动过程中的电压和电流变化情况，确保设备能正常启动。
• 串联和并联连接：多个DCH01模块的输出可以串联以提供非标准电压导轨，双输出版本的输出也可串联提供2倍输出电压；若单个DCH01的输出功率不足，可将多个模块的输出并联，以增加输出功率。

四、电源供应建议与布局

1. 电源供应建议

DCH01是开关电源，在快速开关脉冲期间会对输入电源产生高峰值电流需求。为避免电源在瞬间下降，建议使用接地和电源平面将电源连接到DCH01的输入。若无法实现这种连接，则应采用星形连接方式，并且尽量使走线尽可能宽，以减少电阻和电感，提高电源传输的稳定性。

2. 布局

在PCB布局时，要仔细考虑。输入和输出电源及接地平面能为输入和输出功率提供低阻抗路径，输出的正负电压输出应通过宽走线传导，以减少损耗。在输入两端尽可能靠近放置高质量、低ESR的陶瓷电容器，可减少反射纹波，确保平稳启动。去耦电容器应靠近各自的引脚放置，以减少杂散电感的影响，提高纹波性能，特别是输入去耦电容器，它为电源驱动电路的快速开关波形提供瞬态电流。

五、设备与文档支持

TI为用户提供了丰富的支持资源。通过相关链接，我们可以快速访问技术文档、支持和社区资源、工具和软件，还能方便地进行样品申请或购买。若想接收文档更新通知，可在ti.com上导航到设备产品文件夹，点击“Alert me”进行注册。同时，TI E2E™支持论坛是获取快速、验证答案和设计帮助的好地方，我们可以在上面搜索现有答案或提出自己的问题。但要注意这些设备的ESD防护能力有限，在存储或处理时应将引脚短接或放在导电泡沫中，以防止MOS栅极受到静电损坏。

总之，DCH01系列DC/DC转换器模块凭借其出色的性能、灵活的配置和广泛的应用场景，是电子工程师在电源设计中的一个优秀选择。不过，在实际应用中，我们还需要根据具体的设计要求和实际情况，综合考虑各种因素，合理选择和使用这些模块，以确保电路的稳定性和可靠性。大家在使用过程中有遇到什么问题或者有其他的见解，欢迎在评论区一起交流讨论。