探索 ISL6401 RSLIC PWM 控制器評估板：為 VoIP 電源設計帶來新思路

在當今數字化通信的浪潮中，VoIP 技術的應用日益廣泛，對于相關電源供應的要求也越來越高。今天，我們就來深入探討一下 Intersil 公司的 ISL6401 RSLIC PWM 控制器評估板，看看它如何為 VoIP 應用中的電源設計提供高效、低成本的解決方案。

文件下載：ISL6401EVAL1.pdf

ISL6401 功能剖析

多場景應用設計

ISL6401 脈沖寬度調制（PWM）電流模式控制器專為廣泛的 DC/DC 轉換應用而設計，涵蓋了升壓、反激和隔離輸出配置。它在 VoIP 應用中，尤其針對振鈴 SLIC（RSLIC）的振鈴（Vbh）和通話（Vbl）電源供應進行了優化，能夠提供高性能、低成本的解決方案。

集成逆變器優勢

該芯片集成了逆變器，非常適合生成負輸出電壓，如 RSLIC 振鈴 Vbh（-72V）、通話 Vbl（-24V），以及 IP 電話所需的 -48V、DSL CO 線路驅動器所需的 -5V 和 -15V 等。通過外部分壓器可以輕松調整輸出電壓。

控制架構與性能特點

采用峰值電流模式控制架構，能有效處理振鈴瞬變，并提供固有的過流保護。反激拓撲允許接近 50% 的占空比運行，實現了變壓器的最佳利用，降低了紋波電流，減少了輸入/輸出電容的壓力。內部軟啟動功能無需任何外部組件，即可將啟動應力降至最低。

靈活的頻率控制與低功耗設計

開關頻率可在 50kHz 至 600kHz 之間編程，或者將內部振蕩器鎖定到 SYNC 輸入的外部時鐘，適用于對噪聲敏感的應用。此外，還包含一個邏輯電平關斷輸入，在關斷模式下可將電源電流降至 55μA，通過低電流檢測電壓優化了 DC/DC 轉換效率。

電話回路系統中的電源需求

傳統與現代電話網絡

傳統電話網絡由用戶與中心局之間的電路組成，但隨著高速數字技術的發展，需要在本地控制和管理電話功能。在電話回路中，用戶通過兩根線（通常稱為 Tip 和 Ring）連接到網絡，而實際的數字電信干線使用四根線，其中兩根用于傳輸，兩根用于接收。

SLIC 的重要作用

SLIC 是 4 線（接地參考）低壓開關環境與 2 線（浮動）高壓環路環境之間的主要接口，它執行多種重要功能，包括電池饋電、過壓保護、振鈴、信號傳輸、編碼、混合平衡和測試等。

RSLIC 電源要求

RSLIC 通常需要兩個高壓電源輸入，一個是用于摘機信號傳輸的 -24V 或 -48V 嚴格穩壓電壓，另一個是用于振鈴音生成的 -70V 至 -100V 寬松穩壓電壓。在語音傳輸開始時，SLIC 通常需要較低的電壓輸入來建立 20mA 至 25mA 的電流環路。

ISL6401EVAL1Z 評估板詳解

評估板概述

ISL6401EVAL1Z 評估板采用標準反激拓撲，使用 Intersil ISL6401 構建電流模式電源。該評估板開箱即用，IC 需要 +5V 偏置，輸入電壓范圍為 10V 至 16V，輸出電壓為 -24V（120mA）和 -72V（120mA）。它能夠模擬一、二、三或四線操作的負載，使用電子負載可在廣泛的操作條件下進行評估。

變壓器設計與優勢

電路使用現成的廉價變壓器，通過單個控制器生成兩個輸出。變壓器匝數比為 1:1:1:1，在開關關斷期間，每個次級繞組和初級繞組上都會出現 24V 電壓。其余次級繞組串聯堆疊以產生 -48V，然后將 -48V 部分堆疊在 -24V 部分上以獲得 -72V。這種技術提供了良好的交叉調節，降低了輸出電容所需的電壓額定值和 RMS 電流，允許使用更便宜的輸出電容。此外，選擇多股繞組的變壓器可降低漏電感和成本。

測試設備與連接

推薦的測試設備包括 5V 電源為 IC 偏置、12V 電源（能夠提供 2A 電流）、兩個電子負載、精密數字萬用表和 4 通道示波器及探頭。評估板有三組端子柱和一個跳線，用于提供輸入電壓、監測和加載輸出。通過跳線設置可以選擇不同的偏置方式，按照正確的連接方法將電源和負載連接到評估板上。

評估板性能表現

啟動特性

ISL6401 具有內部數字軟啟動功能，可減少變壓器和輸出電容的應力，降低輸入電路的浪涌電流。

輸出性能

輸出紋波方面，在 100mA 負載下，VOUT1 和 VOUT2 的輸出電壓紋波情況可通過相關波形圖查看。瞬態響應方面，對于從 0mA 到 100mA 的階躍負載，每個輸出的瞬態性能也有相應的波形展示。

振蕩與同步

開關頻率可通過調整 CT 引腳（C5）上的電容值在 50kHz 至 600kHz 之間編程，內部振蕩器也可以通過連接到 SYNC 引腳（P6）的外部時鐘進行同步，需要將振蕩器的自由運行頻率編程為比所需同步頻率慢 10%，外部時鐘信號的最小脈沖寬度為 20ns。

關斷功能

當 SD 引腳（P5）被拉低時，PWM 關閉，輸出電容放電，典型的關斷波形可參考相關圖示。

總結

ISL6401EVAL1Z 評估板是一款針對 VoIP 應用中 RSLIC 振鈴和通話電源供應的反激參考設計，它提供了高性能、低成本的解決方案，并且具備評估不同線路操作負載的能力。對于電子工程師來說，這款評估板無疑為 VoIP 電源設計提供了一個很好的參考和實驗平臺。大家在實際應用中，不妨根據具體需求對其進行進一步的優化和調整，以實現更好的性能表現。你在使用類似評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。