Acest articol evidențiază Maxim Integrated diferite tipuri de topologii de alimentare și introduce o nouă metodologie de alimentare pentru proiectarea sursei de alimentare.

„Nimeni nu vrea să reinventeze roata, cel mai puțin dintre toți proiectanții de alimentare cu energie electrică. Numărul de combinații de tensiuni variate de intrare/ieșire, curent de ieșire și cerințe de putere, precum și numeroasele topologii disponibile pentru nenumărate aplicații, pot fi uluitoare. ”

Uneori, se simte că fiecare produs nou are nevoie de propria sursă de alimentare personalizată, ceea ce poate necesita inevitabil mai multe reînvârtiri pentru ca acesta să funcționeze corect. Chiar și pentru designerii cu experiență, aceasta poate fi o provocare; pentru designerii începători, poate fi un coșmar! Nu ar fi minunat să aveți, ca punct de plecare, un design de lucru real, care să fie aproape de ceea ce aveți nevoie și să aibă nevoie doar de puține modificări?

Dintr-o dată, un proiect pe care l-ai crezut că va dura luni ar putea fi finalizat în câteva săptămâni - sau mai puțin. Chiar și mai bine, nu ar fi frumos să folosiți un design „de tip raft”, despre care știți că va funcționa prima dată?

În acest articol, vom examina aplicațiile adecvate pentru diferite tipuri de topologii de alimentare cu energie și vom introduce o nouă metodologie de alimentare cu energie care accelerează atât proiectarea sursei de energie neizolate, cât și cele izolate. Cu ajutorul unei biblioteci de modele de referință ușor disponibile, aceste aplicații acceptă de la 2,5W la 72W.

Aplicații industriale izolate DC-DC

Aplicațiile industriale (cum ar fi controlul proceselor, PLC-uri, sisteme SCADA și senzori în automatizare) sunt caracterizate printr-o magistrală de tensiune continuă de 24V nominală. Are o istorie în relee analogice vechi, rămânând standardul de facto al industriei. Cu toate acestea, se așteaptă ca tensiunea maximă de funcționare pentru aplicații industriale să fie de 36V la 40V pentru echipamentele non-critice. Între timp, echipamentele critice din aplicațiile industriale, cum ar fi controlerele, actuatoarele și modulele de siguranță, trebuie să accepte 60V (standardele IEC 61131-2, 60664-1 și 61508 SIL).

Tensiunile de ieșire populare sunt de 3,3 V și 5 V, cu curenți variind de la 10 mA în senzori mici până la zeci de amperi în aplicații de control al mișcării, CNC și PLC. Sistemele de control al clădirilor, inclusiv unele cazuri de utilizare industrială, cum ar fi clădirea inteligentă, managementul, managementul confortului interior și al calității aerului, dispozitivele de teren și actuatoarele, utilizează o tensiune de intrare 24AC rectificată care justifică în continuare necesitatea convertoarelor de tensiune DC-DC cu gamă largă de intrare.

Topologia Flyback este utilizată în mod obișnuit în sursa de alimentare în modul de comutare industrială (SMPS), în moduri izolate, reduse sub 100W. Convertorul flyback (Figura 1) utilizează un transformator decalat atât pentru a transfera cât și pentru a stoca energie, care minimizează numărul de componente de ieșire. Cu toate acestea, curenții de vârf ridicați, inerenți în funcționarea sa discontinuă, îi retrag utilizarea în aplicații cu putere redusă. Pentru tensiuni de ieșire mai mici de 12V, se utilizează o variație a flyback-ului care utilizează rectificarea sincronă (MOSFET).

proiectarea
Figura 1: Flyback cu tranzistor de putere integrat.

Noile modele ale convertorului flyback au văzut circuitul optocuplator înlocuit de un IC care folosește feedback de înfășurare primară pentru a regla tensiunea de ieșire. Pentru a accelera ciclul de proiectare pentru acest tip de sursă de alimentare, sunt disponibile mai multe modele de referință dovedite a alimentării cu energie (de obicei cu o eficiență> 90%). Acestea utilizează controlerul flyback MAX17690 60V, fără opto izolat, pentru o gamă variată de tensiuni de intrare diferite și tensiuni de ieșire și cerințe de putere (Tabelul 1).

Tabelul 1: modele de referință fără opto flyback.

Pentru aplicațiile în care este necesară o tensiune de ieșire de 12V (sau mai mică), se aplică de obicei o variație a convertorului tradițional flyback cu rectificare sincronă pe partea secundară.

În această versiune, dioda Schottky este înlocuită de un MOSFET (Figura 2). Tabelul 2 listează mai multe modele de referință pentru acest tip de convertor. Aceste modele utilizează controlerul flyback MAX17690 60V, fără opto izolat și driverul MOSFET sincron secundar MAX17606 pentru o varietate de game de tensiune de intrare, tensiune de ieșire și cerințe de putere.