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BOB半岛:微型隔离式直流直流模块如何实现更高的功率密度

来源:BOB半岛官网入口添加时间:2024-12-23 10:31:04

  一种优化汽车或工业设计的策略是缩小电源单元的尺寸,通过减少物理材料和分立元件的数量,在系统级别节省成本。

  传统的推挽式和反激式转换器等隔离式辅助电源解决方案采用笨重、庞大且易受振动影响的变压器,设计布局也因此变得复杂。带有外部变压器的隔离式辅助电源解决方案的设计也会影响性能效率,并会导致较高的辐射电磁干扰 (EMI)。

  得益于变压器设计方面的突破,集成电路设计人员能够将变压器和硅器件完全集成到一个封装中,从而显著缩减隔离式直流/直流电源的高度和尺寸。终端用户无需设计变压器或降低系统性能,即可获得小型轻量级的隔离式电源模块,实现较高功率密度。

  本文将介绍三个汽车和工业应用的基本功能、隔离式直流/直流电源对这一功能的重要性,以及德州仪器的新型 UCC33420-Q1 电源模块如何助力设计高效的隔离式直流/直流电源。

  电池管理系统 (BMS) 的主要功能是监测电池包电压、电池包电流和电芯电压。为了符合安全标准,需要监测高压电池 (>

  60V) 漏电流以及总线和机箱接地之间的隔离电阻。隔离式直流/直流电源应用于 BMS 的高压和隔离诊断子系统中,为数字隔离器和电流传感器提供隔离式电源。

  如图 1 所示,隔离式直流/直流电源输入从安全电源管理集成电路获取 5V 电源,转而向电池断连单元应用高压侧的数字隔离器、电压/电流传感器或模数转换器提供 5V 输出电源。

  在使用单个电压、电流和绝缘电阻监测器的智能电池接线盒中,隔离式直流/直流电源向电池监测器提供 5V 输出电压。与其他推挽式、分立式解决方案相比,集成变压器技术的进步可实现更少的印刷电路板面积,进而优化功率密度、减少系统物料清单 (BOM) 数量并加快产品上市速度。

  汽车电气化趋势方兴未艾,对可负担性和缩短充电时间的需求也随之增加。缩减电动汽车 (EV) 充电电源模块的尺寸可以提高效率并降低总体系统成本。

  如图 2 所示,电动汽车充电站包含数据通信接口(例如局域网 RS-485 接口)和用于电压和电流检测的隔离式放大器,它们都需要隔离式直流/直流电源。为了缩短充电时间,必须提升功率输出,这往往会增大系统整体尺寸。UCC33420-Q1 尺寸小巧,效率出色,可帮助您设计更高效的隔离式电源系统,同时节省整体布板空间。该器件在支持来自交流输入线路的高电压的同时,还可以将外部元件的数量减少多达 50%。

  如图 3 所示,高性能可编程逻辑 (PLC) 系统在狭小空间内包含了多个模块。这些 PLC 系统使用集中式输入/输出 (I/O) 模块与传感器、螺线管和阀门进行通信。PLC 系统中的隔离式辅助电源必须尺寸小巧、具有出色的输出电压调节功能,并能够减少 EMI 和电磁兼容性问题。高功率密度和输出电压精度也是常见要求。

  在变压器设计领域,在相同输出功率级别下,UCC33420-Q1 的功率密度比分立式变压器解决方案高 8.5 倍以上。与分立式变压器解决方案相比,其他创新体现在解决方案尺寸减小 89% 以上、高度减小 75% 以上以及 BOM 数量减少一半。图 4 对 UCC33420-Q1 与推挽式转换器的尺寸进行了比较。

  UCC33420-Q1 将隔离电源变压器、初级和次级侧电桥以及控制逻辑集成到一个封装中,能够满足更小、更轻的汽车和工业应用的需求。

  UCC33420-Q1 设计采用 EMI 优化型变压器,具有 3pF 的初级到次级电容,无需使用 EMI 滤波器即可满足 CISPR 32 标准。该器件还符合 CISPR 25 标准,具有更少的元件和更简单的滤波器设计。

  Analog Devices, Inc. (ADI),全球领先的高性能信号处理解决方案供应商,率先推出两款针对使用 CAN(控制区域网络)通信总线的系统提供数据信号和电源隔离的收发器 ADM3052和ADM3053,进一步扩展了其业界领先的隔离接口产品系列。两款器件均采用 ADI 公司的 iCoupler数字隔离技术;ADM3053 还包括 isoPower集成式隔离DC/DC转换器,元件数量比需要多个分立器件的竞争产品减少80%,占用的电路板空间比分立式竞争产品缩减70%。观看 ADM3052和 ADM3053 CAN 收发器产品视频。 “CAN 最初是针对汽车行业而开发,但现在已经广泛用于工业和仪器仪表系统,包括工厂

  恩智浦半导体推出了一款集成电隔离技术的高速CAN(区域网络)收发器TJA1052i,这是同类产品中第一款符合ISO11898-2标准,且达到AEC_Q100汽车级标准的集成式隔离CAN收发器。 TJA1052i非常适合应用于需要高、低电压并存的CAN网络 (例如在电动车和混合动力车中)。为了确保安全,在这些应用中需要在CAN网络设计中加入电隔离器。TJA1052i集成了隔离器和CAN收发器,使之能大大简化高低电压之间的隔离设计工作。 TJA1052i提供电击、过压、地偏移和反向电流保护,并能显著提升嘈杂电磁环境下信号的完整性。 集成CAN收发器及电容式隔离器于一个封装中的全新解决方案能够确保动态参数匹配、减小电路板空

  东芝三菱电机产业系统株式会社(以下简称“TMEIC”;总裁兼首席执行官Masahiko Yamawaki)近日针对美国市场推出了SOLAR WARETM 3200*1光伏逆变器。TMEIC最新推出的1500V系列光伏逆变器除了拥有原来具备的高转换效率、高品质和高性价比的优势外,更通过采用最新的IGBT,实现了全球最高水准的功率密度。作为行业的引领者,TMEIC不断致力于实现客户利益最大化。 SOLAR WARETM 3200 产品的特点和优势 1. 采用最新的第七代IGBT,实现全球最高功率密度等级。 2. 采用适合室外使用的混合式冷却系统 。 3. 通过提高功率密度,与本公司现有的1500V机型*2相比,可减少约15%的光伏逆变

  锂离子(Li-Ion)电池组包含大量的电池单元,必须正确监控才能提高电池效率,延长电池寿命并确保安全性。图1所示电路中的6通道AD7280A器件充当主,向系统演示平台(SDP-B)评估板提供精确的电压测量数据,而6通道AD8280器件充当副和保护系统。两个器件均采用8V至30V的单电源宽工作电压范围,工作温度范围为-40℃至+105℃工业温度范围。 AD7280A内置一个±3ppm基准电压源,提供±1.6mV的电池电压测量精度。ADC分辨率为12位,转换48个单元只需7μs时间。 AD7280A具有电池平衡接口输出,用来控制外部FET晶体管,允许各电池放电,并强行使堆叠中的所有电池单元具有相同电压。 A

  锂离子电池监控和保护系统 /

  雅特生科技 (Artesyn)宣布推出三系列全新的50V直流/直流电源转换器模块(AVE450/AVE500/ADH700),其优点是可支持采用氮化镓(GaN)和高压LDMOS技术的高功率无线基地台设备和远程射频转发器(RRH)系统。由于GaN和高压LDMOS技术可以提高系统的功率密度和电源效率,因此采用这两种技术的基地台和RRH转发器也越来越多,而且数目急剧上升。 该三系列的砖电源模块全部采用高功率密度的开放式设计,其尺寸大小可与电讯业半砖电源模块的标准规格兼容。此外,这三系列新产品都另有铝质散热基板可供选用,以确保系统可以充分发挥其散热效能。 AVE450系列电源模块的效率高达95%以上(典型值),输出电流则高达10A。 AD

  锂离子电池监控和保护系统 /

  下一代梅赛德斯-奔驰电动车的偏平锂离子电池 电动车发展的最大障碍在于车辆的续航里程相对有限,而且电池的耐久性也较差。 然而,由于特斯拉(Tesla Motors)等公司的努力,如今电动车的续航里程正在不断与传统内燃机车型靠近。如今,一些电动车每次满冲后的续航里程超过300多英里,且电池寿命长达数年。 这一切都得益于电池技术的发展。 近日,梅赛德斯-奔驰针对公司的即将推出的“绿色”技术发布了一系列公告。这家汽车生产商表示,将在未来两年内投资仅80亿美元进行“绿色”技术研发,其中也包括针对下一代电动车电池的研发,这种电池通常也被称为“后锂离子电池”。根据梅赛德斯的消息,公司将在“未来10年内”推出这种“后锂离子

  1 引言 随着科学技术的不断发展,对设备的状态的检测要求越来越高,从而要求测试设备能够提供高精度的准确测试。要实现高精度的准确测试,测试设备中的电压信号经过电路后要提供准确的电压值,这就对电源模块的准确度提出了很高的要求。 在某测试设备的研制过程中,为了完成测试任务,该设备需要多种直流电压信号,并且要求能够对部分电压信号的输出进行控制。通过分析发现,该测试设备提供给电源模块的空间很小,且三路直流电压输出通过外部高低电平进行控制,现有的电源模块无法满足这一需求;为了解决这一问题,设计了一种输出电压可控的直流电源模块,用来为测试设备提供±12 V、+5 V、+9 V和+6 V 直流电压信号输出,同时能够根据控制信

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  设计与实现-南敬昌-高清晰版 target=_blank

  直播回放: 基于Source-down技术的全新英飞凌MOSFET,有效提升功率密度,肉眼可见

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