探索DCH01系列1-W、3000-VDC隔離非穩壓DC/DC轉換器模塊

在電子設計領域，DC/DC轉換器是實現電源轉換和隔離的關鍵組件。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）的DCH01系列1-W、3000-VDC隔離非穩壓DC/DC轉換器模塊。

文件下載：dch010505d.pdf

一、產品概述

DCH01系列包括DCH010505、DCH010512和DCH010515等型號，是一組微型、1-W、3-kV隔離的DC/DC轉換器。它們采用行業標準的7引腳SIP封裝，僅需極少的外部組件，大大節省了電路板空間。該系列提供單輸出和雙分裂電源輸出，高度集成的封裝設計使其具有高功率密度和高可靠性，非常適合信號鏈應用和接地環路消除等多種場景。

不過需要注意的是，此產品僅用于信號隔離，不能作為需要加強隔離的安全隔離電路的一部分。

二、產品特性

2.1 隔離特性

• 3-kVDC隔離：經過1秒的3.5 kVDC生產測試，代表了對瞬態電壓的操作隔離，但不能用于安全隔離。正常運行時，跨DCH01施加的連續電壓必須小于60 VDC（在SELV限制內）。
• UL認證：通過UL60950認證，符合相關安全標準。

2.2 電氣特性

• 輸入電壓：5 V ±10%，能適應一定范圍內的電壓波動。
• 輸出電壓：提供±5 V、±12 V或±15 V多種選擇，還支持串聯操作以獲得更高輸出電壓，并聯操作以獲得更高輸出功率。
• 高效率：最高可達78%，能有效降低功耗。

2.3 其他特性

• 標準封裝：采用行業標準的7引腳SIP封裝，便于安裝和替換。
• 低元件需求：只需極少的外部組件，簡化了設計。

三、應用領域

3.1 現場電源轉換

為特定的負載提供合適的電源，滿足不同設備的供電需求。

3.2 接地環路消除

有效解決接地環路帶來的干擾問題，提高系統的穩定性和可靠性。

3.3 數據采集

為數據采集系統提供穩定的電源，確保數據采集的準確性。

3.4 工業控制和儀器儀表

在工業環境中，為各種控制和測量設備提供可靠的電源支持。

3.5 測試設備

為測試設備提供精確的電源，保證測試結果的準確性。

四、產品規格

4.1 絕對最大額定值

• 輸入電壓（5-V輸入型號）：最大值為7 V。
• 存儲溫度：-55°C至125°C。

4.2 ESD額定值

• 人體模型（HBM）：±2000 V。
• 帶電設備模型（CDM）：±250 V。

4.3 推薦工作條件

• 輸入電壓：4.5 V至5.5 V。
• 工作環境溫度：-40°C至85°C。

4.4 熱信息

• 結到環境熱阻：66°C/W。
• 結到頂部表征參數：3°C/W。
• 結到電路板表征參數：66°C/W。

4.5 電氣特性

• 輸出電壓：在不同負載和型號下有特定的輸出電壓值。
• 負載調節：在10%至100%負載變化時，輸出電壓的變化率在一定范圍內。
• 輸出紋波：在100%負載時，紋波電壓在一定范圍內。
• 輸入電流：無負載時為特定值。
• 效率：在100%負載時，效率可達74% - 76%。

五、引腳配置和功能

5.1 引腳配置

EDJ封裝的7引腳SIP有單輸出和雙輸出兩種類型，具體引腳排列不同。

5.2 引腳功能

六、設計與應用建議

6.1 輸入和輸出濾波器

• 陶瓷電容器：在輸出端添加4.7-μF或更大的陶瓷電容器，可降低輸出紋波和噪聲10% - 30%；在輸入端靠近電源引腳添加4.7-μF陶瓷電容器，可降低反射傳導紋波或噪聲30% - 50%。
• π濾波器：若需要進一步降低紋波或噪聲水平，可使用π濾波器，采用鐵氧體磁珠電感與調節器的輸入或輸出端子串聯，可降低紋波或噪聲至少15 - 20 dB。

6.2 啟動

在設計中要考慮啟動波形，確保系統能夠正常啟動。

6.3 串聯和并聯連接

• 串聯連接：可將多個DCH01的輸出串聯，以提供非標準電壓軌。
• 并聯連接：當單個DCH01的輸出功率不足時，可將多個DCH01的輸出并聯。

6.4 布局建議

• 電源和接地平面：使用輸入和輸出電源及接地平面，為輸入和輸出電源提供低阻抗路徑。
• 陶瓷電容器：在輸入和輸出端靠近引腳處放置低ESR的陶瓷電容器，以減少紋波和確保良好的啟動性能。

七、總結

DCH01系列DC/DC轉換器以其出色的隔離特性、豐富的輸出電壓選擇、高效率和小尺寸等優點，在眾多應用領域中具有很大的優勢。在設計過程中，我們需要根據具體的應用需求，合理選擇輸入和輸出濾波器、考慮啟動和連接方式，并優化電路板布局，以確保系統的性能和可靠性。你在使用DC/DC轉換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。