【经验】如何实现低成本隔离电源设计?

2017-07-25 世强 honglei

什么是隔离电源?

隔离电源通常是针对开关电源而讲,其电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接,输入和输出之间是绝缘的高阻态,没有电流回路。隔离电源的拓扑主要由各种带隔离变压器的正激、反激、半桥、LLC等拓扑。其优势在于抗干扰能力强,容易实现升降压转换及多路输出,安全性高。电源异常后对负载的损耗小,容易实现很宽的输入电压范围。


然而,隔离电源的缺陷也很明显,如设计复杂度较大、设计成本比较贵、体积比较大等等。本文将介绍一款专用于隔离电源设计的DC/DC转换控制器芯片SGM46000,为国产知名品牌圣邦微研发推出,可改善如上缺陷。


DC/DC转换控制器芯片SGM46000集成原边控制器和H桥驱动器,可为变压器的主绕组提供高达3W功率,可采用内部可编程振荡器工作模式,或由外部时钟驱动以改善EMI性能。无论使用哪个时钟源,内部触发器都可确保占空比固定为50%,从而防止直流电流流入变压器,其内部功能框图如下图1所示。


图1:SGM46000内部功能框图


SGM46000产品特性:

• 可为隔离电源中的变压器提供高达3W的功率

• 宽范围2.5V~5.5V单电源供电

• 可通过电阻编程设置内部振荡器模式

• 带看门狗的外部时钟模式

• 禁止模式

• 欠压锁定

• 热关断

• -40℃~+125℃工作温度范围

• SOIC-8封装


SGM46000可以实现的隔离电源设计种类很多,典型应用如3.3V-5V、5V-3.3V、5V-5V、5V-12V、5V-±15V,其实只要是输出电压30V以内,输出电流50mA以内均可以使用。为直观了解此产品的设计方法,以5V-5V的设计参考电路来说明使用方法,如下图2所示为5V隔离转5V的典型应用电路。


图2:利用SGM46000实现5V隔离转5V的典型应用


SGM46000 管脚功能说明

1)Pin2,3为VCC pin;pin6,7为GND pin,其中VCC为单电源供电。

2)Pin8(ST1)和pin5(ST2)为变压器提供驱动输出信号的管脚。

3)Pin4(MODE)为模式控制输入管脚,其管脚接高电平(如图接VCC pin上)时,使用内部震荡模式;其管脚为低电平时,启用外部时钟信号,通过CK-RS管脚送入芯片内部。

4)Pin1(CK_RS)为时钟输入/晶体振荡器频率可调整管脚。当MODE为高电平时,可设置内部晶振频率通过连接一个5KΩ或更大的电阻和一个100nF的陶瓷电容连接至GND;当MODE为低电平时,用一个外部时钟信号连接至CK_RS端,输出开关频率以一半的外部时钟频率输出。开关频率请参考如下表1所示。


表1:SGM46000时钟电性参数参考表(在VCC=5V时)


那么SGM46000开关频率在不同Rs条件下的关系到底是什么样的关系呢?请参考如下图3所示的典型参数示意图,可以看到随着Rs电阻的增大,从5.1KΩ→20KΩ→390KΩ,电源电压在2.5V~5V范围内,开关频率是下降的,取VCC为5V时,开关频率变化是从1.45MHz→640KHz→150KHz,故通过改变Rs实现改变开关频率。


图3:SGM46000开关频率在不同Rs条件下的关系示意图


通过如上的介绍,相信大家对利用SGM46000用于隔离电源设计的方法已经清楚了。如果您感兴趣记得收藏哦,有问题可留言,又或电话联系世强申请样品!


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  • Nicholas Lv4 . 资深工程师 09:53:42
    研究一下
  • 小胖 Lv5 . 技术专家 2018-12-09
    好东西
  • 郭攻城狮 Lv5 . 技术专家 2018-12-08
    这个集成度非常好,准备试用下
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