管理多個電源軌的復(fù)雜性

工業(yè)制造的規(guī)模不斷增長，工廠車間部署的技術(shù)也越來越多。隨著工廠地皮越來越貴，單個控制柜中放置的設(shè)備數(shù)量和計算工作量都在迅速增加。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，許多工程師正在自己的設(shè)計中使用更強(qiáng)大的片上系統(tǒng)（SoC）和可編程邏輯器件。通常情況下，如果使用更復(fù)雜的設(shè)備，那么所需要的各種電源軌的數(shù)量也會增加。傳統(tǒng)的電壓軌，如1.8V、3.3V和5V，可由12V背板上的中間總線轉(zhuǎn)換器提供。現(xiàn)在，需要24V電壓軌的情況也越來越多。簡而言之，設(shè)計工程師需要適應(yīng)不斷增長的設(shè)計復(fù)雜性以及多種不同的供電電壓和電流處理能力。

使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器滿足更高電壓輸出的需求

DC/DC轉(zhuǎn)換器是一種提供中低電源電壓的常用方法，無論是對于中間總線架構(gòu)還是負(fù)載點，都很受歡迎?？烧{(diào)節(jié)式單輸出和雙輸出版本最受用戶青睞，其中的大多數(shù)還提供隔離措施，這對于遵守各種安全標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。在工程師們規(guī)劃新設(shè)計的電源架構(gòu)時，它們無疑是＂首選＂器件。但有時應(yīng)用可能需要更高的輸出電壓軌來支持特定功能，如果電源要求不太高，比較自然的選擇是另外增加一個提供所需電壓（比如24V）的DC/DC轉(zhuǎn)換器。遺憾的是，這會帶來一些復(fù)雜的情況需要小心考慮。首先，可能需要再另外采購一個DC/DC轉(zhuǎn)換器，這會帶來更多的管理工作。另外，在本例中，一個單輸出24V DC/DC轉(zhuǎn)換器可能會在PCB上占用更大的面積。而且根據(jù)轉(zhuǎn)換器的具體構(gòu)造，這樣可能還會影響整個設(shè)備的平均無故障時間（MTBF）。所以，使用電壓更高的單輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器可能會帶來一些額外成本。

解決這一難題的可行方法是使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器來提供一個更高的電壓輸出。例如，考慮圖1所示的雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器。它提供經(jīng)過濾波、調(diào)節(jié)和隔離的+/-12V輸出。在內(nèi)部，轉(zhuǎn)換器使用兩個獨立但相同的次級線圈串聯(lián)在一起，提供一個中點公共0V電壓軌。這是一種為應(yīng)用提供+12V和-12V輸出的流行方式。

圖1：該圖展示了一個雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器，在公共接地點周圍提供+/-12V輸出。（資料來源：TDK Lambda）

不過，通過組合使用次級線圈，設(shè)計工程師不必使用中間抽頭0V連接也能實現(xiàn)24V電壓輸出（圖2）。轉(zhuǎn)換器沒有任何變化，仍然是一個雙輸出+/-12V轉(zhuǎn)換器，但它從同一個封裝提供一個+24V電壓輸出。由于此輸出是通過串聯(lián)使用兩個次級線圈得到的，所以產(chǎn)生的+24V輸出電流與上面單輸出的額定電流相同。同樣，設(shè)計工程師也可以使用一個+/-15V轉(zhuǎn)換器來提供一個30V輸出。

在開始使用雙DC/DC轉(zhuǎn)換器提供單一輸出前，建議仔細(xì)閱讀制造商的數(shù)據(jù)手冊，確定是否可以這樣使用。

圖2：該圖展示了與圖1中相同的轉(zhuǎn)換器，被配置為提供一個24V輸出。（資料來源：TDK Lambda）

TDK Lambda CCG系列

適合以這種方式使用的一種轉(zhuǎn)換器是TDK Lambda CCG系列（見圖3），其中的CCG30-24-12D 型號將是上面配置中的代表性DC/DC轉(zhuǎn)換器。該系列的15W到30W隔離型高效率（高達(dá)92%）DC/DC轉(zhuǎn)換器采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的25.4mmx25.4mm尺寸，可適應(yīng)9V至36V或18V至76V的超寬4:1輸入電壓范圍。此外，這些轉(zhuǎn)換器的全部六個面都有屏蔽，有助于降低輻射噪聲并確保符合電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)。

圖3：采用雙輸出設(shè)計的TDK Lambda CCG系列DC/DC轉(zhuǎn)換器助力工程師開發(fā)支持更高電壓軌的產(chǎn)品。（資料來源：TDK Lambda）

CCG系列可在-40℃至85℃的溫度范圍內(nèi)工作，適合工業(yè)、通信以及測試測量應(yīng)用。

提供更高輸出電壓的可行解決方案

通過使用雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器來提供更高電壓軌，可以簡化電源設(shè)計，并且還有可能降低總體物料成本。