摘要：本文詳細介紹了Riverside子系統(tǒng)參考設(shè)計，由3.3V輸入產(chǎn)生12V（15V）輸出的隔離電源。Riverside參考設(shè)計包含一個3W H橋原側(cè)變壓驅(qū)動器提供隔離電源，以及寬輸入范圍的可調(diào)整輸出的低壓差線性穩(wěn)壓器(以下簡稱LDO)。本文還給出了測試結(jié)果和硬件文檔。
概述
Riversdie設(shè)計(MAXREFDES8#)采用H橋變壓驅(qū)動器(MAX256)和LDO (MAX1659)，將3.3V輸入轉(zhuǎn)換為12V(15V)隔離輸出電源(圖1)。這一通用的電源方案能夠用于各種不同場合的隔離電源應(yīng)用，但主要針對工業(yè)傳感器、工業(yè)自動化、過程控制以及醫(yī)療電子等領(lǐng)域。
圖1. Riverside子系統(tǒng)設(shè)計原理框圖
特性:
隔離電源
12V/15V輸出電壓
占用較小的PCB面積
兼容于PmodTM小型化設(shè)計
應(yīng)用:
工業(yè)傳感器
過程控制系統(tǒng)
工業(yè)自動化
醫(yī)療電子
硬件電路說明
Riverside參考設(shè)計子系統(tǒng)采用3.3V直流電源供電，MAX256 H橋變壓驅(qū)動器的開關(guān)頻率大約為475KHz，可以驅(qū)動匝數(shù)比為1:2.6的原側(cè)，如采用Halo® Electronics的TGM-H281NF變壓器。變壓器副邊連接倍壓電路，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流輸出。MAX1659線性穩(wěn)壓器將電壓穩(wěn)定在12V，齊納二極管D3用于保護線性穩(wěn)壓器，確保輸入電壓不高于16.1V。
輸入電源可從J1 Pmod兼容連接器接入，也可以將外部電源連接到EXT3.3V和DGND連接器。簡單修改LDO的反饋電阻R2、R3，即可改變輸出電壓。
MAX1659的輸出電壓由以下公式?jīng)Q定：
VOUT = VSET × (1 + R2/R3)
其中 VSET = 1.21V
例如，對于需要采用15V輸出的應(yīng)用場合，將R2改為187kΩ，R3改為16.2kΩ。某些對輸出電壓紋波要求非常高的情況下，此時，可以在LDO前端增加一個低通LC π型濾波器。
設(shè)計中的隔離變壓器提供1500VRMS電壓隔離，滿足UL60950和EN60950認證要求，“功能上”滿足絕緣等級規(guī)定。
快速評估：
需要設(shè)備：
Riverside (MAXREFDES8#)板
3.3V 1A電源
數(shù)字電壓表
評估步驟
Riverside板是完全安裝并經(jīng)過測試的電路板，按照以下步驟確認操作。
將旁路器放置在JU1的1-2位置。
電源正端連接到EXT3.3V連接器。
電源負端連接到DGND連接器。
電壓表正端連接到+12V連接器。
電壓表負端連接到GND連接器。
打開電源。
用電壓表測量輸出電壓。
實驗室測量
對Riverside設(shè)計的12V和15V兩種輸出情形進行測試，通過調(diào)整R2、R3阻值可以獲得其它輸出電壓。
設(shè)置為12V輸出時，電路可以提供最大165mA的負載電流。當設(shè)置為15V時，可以提供60mA的負載電流。
為了提高負載驅(qū)動能力，用戶可以提高輸入電源的電壓或適當提高變壓器匝比。
圖2. 12V輸出電壓下的效率
圖3. 15V輸出電壓下的效率
輸出噪聲可以很好地控制在輸出電壓的0.5%以內(nèi)，噪聲主要來源于MAX256的開關(guān)脈沖。圖4和圖5顯示空載下，12V和15V輸出的典型噪聲特性；圖6和圖7顯示滿載情況下，12V和15V輸出的典型噪聲特性。
