Guida tecnica per la selezione e l'uso di circuiti integrati isolati di alimentazione

4 settembre 2025 Notizie con l'accelerazione dell'Industria 4.0 e dell'intelligenza automobilistica, la domanda di soluzioni di alimentazione isolate ad alte prestazioni continua a crescere.Il driver del trasformatore a basso rumore SN6505BDBVR di Texas Instruments sta diventando un punto focale dell'industria a causa delle sue eccezionali prestazioni di potenza isolateIl chip fornisce fino a 1A di capacità di azionamento di uscita, supporta un ampio intervallo di tensione di ingresso da 2,25V a 5,5V e consente più tensioni di uscita isolate attraverso trasformatori esterni,rendendolo perfettamente adatto a vari ambienti di applicazione industriale esigenti.
Il SN6505BDBVR è un driver per trasformatori push-pull a basso rumore e basso EMI progettato per alimentatori compatti isolati.Le sue caratteristiche di rumore e EMI ultra-bassi sono ottenute grazie a un tasso di sparizione controllato della tecnologia di commutazione della tensione di uscita e di clocking dello spettro diffuso (SSC). Ospitato in un piccolo pacchetto SOT23 (DBV) a 6 pin, è adatto per applicazioni con spazio limitato. Con un range di temperatura di funzionamento da -55°C a 125°C, si adatta a ambienti difficili.Il dispositivo dispone anche di una funzionalità di avvio morbido per ridurre efficacemente la corrente di ingresso e prevenire alte correnti di sovratensione durante l'alimentazione con condensatori di grande carico.
1.Il SN6505BDBVR dimostra un'eccellente regolazione del carico in condizioni di ingresso a 5 V, mantenendo una tensione di uscita stabile su un ampio intervallo di carico da 25 mA a 925 mA,garantire il funzionamento affidabile dell'alimentazione isolata.
2.Il dispositivo raggiunge un'efficienza massima superiore all'80% nell'intervallo di carico 300-600 mA. Questa conversione ad alta efficienza riduce significativamente il consumo di energia del sistema e i requisiti di gestione termica,fornire vantaggi per i progetti di prodotti finali compatti.
1.Alimentazione e attivazione: supporta un ampio intervallo di tensione di ingresso da 2,25V a 5,5V. Controllo di avvio/arresto tramite il pin EN, con corrente di spegnimento inferiore a 1μA.
2.Oscillazione e modulazione: oscillatore 420 kHz integrato con tecnologia integrata di clocking dello spettro diffuso (SSC), che riduce efficacemente le interferenze elettromagnetiche (EMI).
3.Power Output: utilizza due 1A N-MOSFET in una configurazione push-pull per guidare direttamente l'avvolgimento primario del trasformatore.
4.Protezione completa: fornisce protezione da sovraccarica da 1,7A, blocco sotto tensione e spegnimento termico a 150°C per garantire la sicurezza del sistema.
5.Controllo di avvio morbido: circuiti integrati di controllo dell'avvio morbido e della velocità di eliminazione per sopprimere la corrente di avvio e ottimizzare le prestazioni EMI.
Flusso di lavoro di base
- La tensione di ingresso viene fornita tramite VCC e il chip si attiva dopo che il pin EN è impostato in alto.
- L'oscillatore (OSC) genera un orologio ad alta frequenza, che viene trasmesso alla logica di azionamento dopo la modulazione dello spettro diffuso (SSC).
- Il circuito di azionamento controlla la conduzione alternata di due MOSFET (operazione push-pull), generando un segnale CA sul trasformatore primario.
- Il trasformatore secondario emette una tensione isolata, che viene rettificata e filtrata per alimentare il carico.
- Il circuito di protezione monitora continuamente la corrente e la temperatura, interrompendo immediatamente l'uscita in caso di anomalie.
Scenari di applicazione
Fornitori di alimentazione isolati industriali: | Fornisce potenza isolata per i sistemi di bus RS-485 e CAN. |
Apparecchiature mediche: | Le caratteristiche di basso rumore lo rendono adatto a dispositivi sensibili come i monitor ECG e i monitor della pressione sanguigna. |
Sistemi di comunicazione: | Fornisce alimentazione alle interfacce SPI e I2C isolate. |
Elettronica automobilistica: | L'ampia gamma di temperature (da -55°C a 125°C) soddisfa le esigenze del settore automobilistico. |
Architettura del circuito centrale
Il circuito di applicazione tipico del SN6505BDBVR è mostrato nella figura. Adotta una topologia push-pull per ottenere la conversione DC-AC, fornendo potenza di uscita isolata attraverso un trasformatore.Il progetto consiste principalmente dei seguenti componenti::
1Potenza di ingresso: supporta l'ingresso di corrente continua di 3,3 V/5 V (range 2,25 V-5,5 V), filtrato con un condensatore elettrolitico da 10 μF in parallelo con un condensatore ceramico da 0,1 μF.
2.Drive Core: Alimenta il trasformatore primario attraverso i pin D1 e D2, fornendo una capacità di uscita di 1A con una frequenza di commutazione di 420 kHz.
3.Rettifica e filtraggio: utilizza un diodo Schottky MBR0520L per la rettifica, combinato con una rete LC per un filtraggio efficiente.
4.Output regolato: integra opzionalmente un TPS76350 LDO per una regolazione precisa della tensione, raggiungendo una precisione di uscita del ±3%.
Analisi del modulo di circuito chiave
1.Filtro della potenza di ingresso:
Il pin VCC richiede un condensatore elettrolitico da 10μF (filtraggio a bassa frequenza) e un condensatore ceramico da 100nF (filtraggio ad alta frequenza), posizionati il più vicino possibile ai pin del chip.
2- Trasformatore:
I condotti OUT1 e OUT2 si muovono alternativamente con una differenza di fase di 180 gradi per azionare l'avvolgimento primario del trasformatore.
Frequenza di commutazione: 420 kHz per SN6505B, 350 kHz per SN6505A.
3.Circuito di rettifica:
Utilizza una topologia di rettificazione a onde piene con due diodi di Schottky (MBR0520L).
Requisiti di selezione del diodo: caratteristiche di recupero rapido e bassa caduta di tensione in avanti.
4.Filtro di uscita:
Rete di filtraggio LC, con condensatori raccomandati di tipo a basso ESR.
Riescita d'ondata: tipicamente < 50 mV.
Linee guida di progettazione e selezione dei componenti
Specifiche del trasformatore:
Tipo: trasformatore a presa centrale
Rapporto giratori: calcolato in base ai requisiti di input/output (ad esempio: 1:1.2 per la conversione da 5V a 6V)
Corrente di saturazione: > 1,5A
Modelli raccomandati: Würth 750315240 o serie Coilcraft CT05
Considerazioni relative alla progettazione delle applicazioni
1- Raccomandazioni di impostazione:
Posizionare i condensatori di ingresso il più vicino possibile ai pin VCC e GND.
Tenere le tracce dal trasformatore a OUT1/OUT2 brevi e larghe.
Mantenere l'integrità del piano di terra.
2.Gestione termica:
Assicurarsi che la temperatura ambiente rimanga inferiore a 85°C durante il funzionamento continuo a pieno carico.
Aggiungere foglio di rame per la dissipazione del calore, se necessario.
3Ottimizzazione.EMI:
Utilizzare la funzione di orologio a spettro diffuso (SSC) integrata nel chip.
Aggiungere correttamente i circuiti di snubber RC.
Sinistra: Diagramma dei blocchi dei moduli
Il diagramma illustra i moduli funzionali principali e il flusso di segnale all'interno del chip SN6505. Le funzioni di ciascuna sezione sono le seguenti:
1.OSC (Oscillatore): genera il segnale di oscillazione originale (frequenza foscfosc ), che funge da "sorgente orario" per l'intero circuito.
2.Divider di frequenza: divide il segnale di uscita dell'oscillatore per generare due segnali complementari (etichettati S ̅S e SS), fornendo il tempismo fondamentale per la logica di controllo successiva.
3. Transistor di uscita (Q1Q1, Q2Q2 ): controllati da G1G1 e G2G2 per ottenere "conduttività/cutoff alternativi", in ultima analisi, emettendo segnali da D1D1 e D2D2.
4.Power and Ground (VCCVCC, GND): Fornire potenza operativa e terra di riferimento per il chip.
A destra: Diagramma del tempo di uscita
Il grafico sul lato destro usa il tempo come asse orizzontale per mostrare gli stati di conduzione / taglio di Q1Q1 e Q2Q2 nel tempo.
1Nel diagramma del tempo, le forme d'onda blu e rosse corrispondono ai segnali di controllo (o stati di conduzione) di Q1Q1 e Q2Q2 rispettivamente.
2.L'osservazione lungo l'asse temporale rivela che Q2Q2 si accende solo ("Q2Q2 on") dopo che Q1Q1 è completamente spento ("Q1Q1 off"); allo stesso modo, Q1Q1 si accende solo dopo che Q2Q2 è completamente spento.
3Questa sequenza temporale di "rompere uno prima di fare l'altro" è una manifestazione diretta del principio "Rompere prima di fare",prevenire efficacemente i guasti causati dalla conduzione simultanea di entrambi i transistor.
SN6505BDBVR stabilisce un nuovo punto di riferimento per la progettazione di alimentatori industriali isolati con la sua alta frequenza di commutazione di 420 kHz, oltre l'80% di efficienza di conversione e eccellenti prestazioni EMI.Il suo pacchetto compatto SOT-23 e le sue caratteristiche altamente integrate semplificano significativamente la progettazione dei circuiti periferici migliorando sostanzialmente l'affidabilità del sistema e la densità di potenzaLa domanda di alimentatori efficienti e miniaturizzati continuerà a crescere.
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