摘要：本文詳細(xì)介紹了Riverside子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)，由3.3V輸入產(chǎn)生12V（15V）輸出的隔離電源。Riverside參考設(shè)計(jì)包含一個(gè)3W H橋原側(cè)變壓驅(qū)動(dòng)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(jì)(MAXREFDES8#)采用H橋變壓驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jì)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Pmod^TM小型化設(shè)計(jì)

應(yīng)用:

工業(yè)傳感器
過程控制系統(tǒng)
工業(yè)自動(dòng)化
醫(yī)療電子

硬件電路說明

Riverside參考設(shè)計(jì)子系統(tǒng)采用3.3V直流電源供電，MAX256 H橋變壓驅(qū)動(dòng)器的開關(guān)頻率大約為475KHz，可以驅(qū)動(dòng)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(hù)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：

V_OUT = V_SET × (1 + R2/R3) 
其中 V_SET = 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(shí)，可以在LDO前端增加一個(gè)低通LC π型濾波器。

設(shè)計(jì)中的隔離變壓器提供1500V_RMS電壓隔離，滿足UL60950和EN60950認(rèn)證要求，“功能上”滿足絕緣等級(jí)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(rèn)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(fù)端連接到DGND連接器。
電壓表正端連接到+12V連接器。
電壓表負(fù)端連接到GND連接器。
打開電源。
用電壓表測量輸出電壓。

實(shí)驗(yàn)室測量

對Riverside設(shè)計(jì)的12V和15V兩種輸出情形進(jìn)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(shí)，電路可以提供最大165mA的負(fù)載電流。當(dāng)設(shè)置為15V時(shí)，可以提供60mA的負(fù)載電流。

為了提高負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，用戶可以提高輸入電源的電壓或適當(dāng)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。