微型隔离式直流直流模块怎么来实现更高的功率密度

  一种优化汽车或工业设计的策略是缩小电源单元的尺寸，通过减少物理材料和分立元件的数量，在系统级别节省成本。

  传统的推挽式和反激式转换器等隔离式辅助电源解决方案采用笨重、庞大且易受振动影响的变压器，设计布局也因为这样变得复杂。带有外部变压器的隔离式辅助电源解决方案的设计也会影响性能效率，并会导致较高的辐射电磁干扰 (EMI)。

  得益于变压器设计方面的突破，集成电路设计人员能够将变压器和硅器件完全集成到一个封装中，从而显著缩减隔离式直流/直流电源的高度和尺寸。最终用户无需设计变压器或降低系统性能，就可以获得小型轻量级的隔离式电源模块，实现较高功率密度。

  本文将介绍三个汽车和工业应用的基本功能、隔离式直流/直流电源对这一功能的重要性，以及德州仪器的新型 UCC33420-Q1 电源模块如何助力设计高效的隔离式直流/直流电源。

  电池管理系统 (BMS) 的基本功能是监测电池包电压、电池包电流和电芯电压。为符合安全标准，需要监测高压电池 (>

  60V) 漏电流以及总线和机箱接地之间的隔离电阻。隔离式直流/直流电源应用于 BMS 的高压和隔离诊断子系统中，为数字隔离器和电流传感器提供隔离式电源。

  如图 1 所示，隔离式直流/直流电源输入从安全电源管理集成电路获取 5V 电源，转而向电池断连单元应用高压侧的数字隔离器、电压/电流传感器或模数转换器提供 5V 输出电源。

  在使用单个电压、电流和绝缘电阻监测器的智能电池接线盒中，隔离式直流/直流电源向电池监测器提供 5V 输出电压。与其他推挽式、分立式解决方案相比，集成变压器技术的进步可实现更少的印刷电路板面积，进而优化功率密度、减少系统物料清单 (BOM) 数量并加快产品上市速度。

  汽车电气化趋势方兴未艾，对可负担性和缩短充电时间的需求也随之增加。缩减电动汽车 (EV) 充电电源模块的尺寸能大大的提升效率并降低总体系统成本。

  如图 2 所示，电动汽车充电站包含数据通信接口（例如控制器局域网 RS-485 接口）和用于电压和电流检测的隔离式放大器，它们都需要隔离式直流/直流电源。为缩短充电时间，必须提升功率输出，这往往会增大系统整体尺寸。UCC33420-Q1 尺寸小巧，效率出色，可帮助您设计更高效的隔离式电源系统，同时节省整体布板空间。该器件在支持来自交流输入线路的高电压的同时，还可以将外部元件的数量减少多达 50%。

  如图 3 所示，高性能可编程逻辑控制器 (PLC) 系统在狭窄拥挤的空间内包含了多个模块。这些 PLC 系统使用集中式输入/输出 (I/O) 模块与传感器、螺线管和阀门进行通信。PLC 系统中的隔离式辅助电源必须尺寸小巧、具有非常出色的输出电压调节功能，并能够减少 EMI 和电磁兼容性问题。高功率密度和输出电压精度也是常见要求。

  在变压器设计领域，在相同输出功率级别下，UCC33420-Q1 的功率密度比分立式变压器解决方案高 8.5 倍以上。与分立式变压器解决方案相比，其他创新体现在解决方案尺寸减小 89% 以上、高度减小 75% 以上以及 BOM 数量减少一半。图 4 对 UCC33420-Q1 与推挽式转换器的尺寸进行了比较。

  图 4 UCC33420-Q1 隔离式直流/直流模块与传统推挽式转换器的对比

  UCC33420-Q1 将隔离电源变压器、初级和次级侧电桥和控制逻辑集成到一个封装中，能够很好的满足更小、更轻的汽车和工业应用的需求。

  UCC33420-Q1 设计采用 EMI 优化型变压器，具有 3pF 的初级到次级电容，无需使用 EMI 滤波器即可满足 CISPR 32 标准。该器件还符合 CISPR 25 标准，具有更少的元件和更简单的滤波器设计。

  永磁同步电机详细讲解 永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。 永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同，采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。转子可做成实心，也可用叠片叠压。电枢绕组可采用集中整距绕组的，也可采用分布短距绕组和非常规绕组。 永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成，定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗，其中装有三相交流绕组，称作电枢。转子可以制成实心的形式，也可以由叠片压制而成，其上装有永

  1.系统绝缘检测原理 1.1 平衡桥-非平衡桥检测法 平衡桥-非平衡桥检测法是通过模拟平衡状态和非平衡状态来实现的。绝缘电阻对地检测原理如图1所示。 在需要检测直流系统绝缘时，首先控制K1闭合，K2、K3断开，CPU采集到CL+对地电压UL1及CL-对地电压UN1,得出公式（1）： 注：R1:平衡桥CL+对地电阻；R2:平衡桥CL-对地电阻；R5:CL+对地电阻；R6:CL-对地电阻。 然后对CL+对地电压及CL-对地电压作比较，当CL+对地电压大于CL-对地电压时，CPU控制K2闭合，采集到CL+对地电压UL2及CL-对地电压UN2,得出公式（2）： 注：R1:平

  硬件设计 /

  雅特生科技(Artesyn)近日宣布该公司的ERM系列直流/直流电源转换器模块，添加72个全新型号。 新产品采用特别的设计，确保符合铁路电子系统的供电要求和安规标准。 新推出的每条产品线W的额定输出功率，输出方面分为单双两种输出，单输出有5V、12V、15V和24V四种，而双输出则有+/-12V或+/-15V两种可供选择。 新产品适用于9V至36V(直流)、18V至75V(直流)或40V至160V(直流)的输入电压范围。 此系列ERM电源转换器模块，采用1英寸Í2英寸(25.4mmÍ50.8mm)的密封式DIP封装，而且即使不再另外添加三防漆涂层，也不会受户外天气变化的影响而损坏。 这系列电源转换器模块，可在摄

  Vishay推出先进的30 V N沟道MOSFET，逐步提升隔离和非隔离拓扑结构功率密度和能效 器件采用PowerPAK® 1212 8S封装，导通电阻低至0.95 m W ，优异的FOM仅为29.8 m W *nC 宾夕法尼亚、MALVERN — 2021年5月25日 — 日前，Vishay Intertechnology, Inc.推出多功能新型30 V n沟道TrenchFET®第五代功率MOSFET---SiSS52DN，提升隔离和非隔离拓扑结构功率密度和能效。Vishay Siliconix SiSS52DN采用热增强型3.3 mm x 3.3 mm PowerPAK® 1212-8S封装，10 V条件下

  和能效 /

  双输出转换器的拓扑结构有哪些？ 双输出非隔离式DC/DC转换器包括开关式、低压降、LDO附加开关式和电荷泵式。因其输入和输出电压间的直流电压没有隔离，故称之为非隔离式转换器。相反，隔离式转换器采用变压器来隔离输入和输出。 有哪些型号的双开关式转换器？ 在单个封装中，这些双开关式转换器的结构有一个降压一个升压的转换器、两个降压转换器和两个升压转换器。双开关式转换器比别的类型转换器拓扑的转换效率高。 双开关式DC/DC转换器常被应用于哪些领域？ 这些转换器结构紧密相连，因此它们主要用在由电池供电的手持设备中。 什幺是降压变换器？ 在如图1所示的简化的降压电压调节器中，调压器芯片的输入可以为直流输入，然后芯片将直流输入转换成控

  Vicor 在 2022 底特律国际汽车设计工程展（WCX） 上为 xEV 呈现最高功率密度的 汽车解决方案 高密度电源模块将汽车电源系统的尺寸、重量和组件数量锐减 70% Vicor 将在 2022 年 4 月 5 日至 7 日于底特律举行的国际汽车设计工程展 (WCX™) 上首次推出三种为 xEV 供电的全新方案。经过验证的 Vicor 解决方案使用高密度电源模块和全新的供电架构，可将功耗锐降 50%。 Vicor 的展示针对三大电气化主题提供了创新的模块化解决方案，不仅可简化电源系统模块设计，而且还可提高可扩展性和灵活性。 Vicor 高密度解决方案： • 取消 12V 铅酸电池： 一种创新的电源架构可用

  的汽车解决方案 /

  日本电装试制出了采用SiC功率元件制成的逆变器。该逆变器的特点是输出功率密度高达60kW/L，这一数值达到了“全球顶配水平”（该公司）。 该试制品通过将功率半导体材料由原来的Si改为SiC，同时功率元件内部通过采用自主开发的构造实现了低电阻化，以此来降低了电力损耗。而且，还通过改进逆变器模块内的布线，降低了模块整体的电阻，从而使发热量比原产品减少了68％。 电装预定在汽车领域展会“人与车科技展2012”（2012年5月23～25日）上展出此次的试制品。

  美国德州仪器（TI）正在销售新一代氮化镓场效应晶体管(GaN FET)，这种晶体管可以将电动汽车车载充电器的功率密度提高一倍，同时提高效率。 TI宣称，与目前的硬件相比，使用GaN FET还可以将车载充电器和DC-DC转换器的尺寸缩小50%。 该公司还没有讨论任何汽车制造商的合作伙伴关系，但它表示，它正在提供硬件的预生产版本供购买，以用于评估目的。 TI的推动正好契合了电动汽车供应链的快速强化，一些顶级科技公司和供应商都急于在其中立足。 去年，汽车供应商德尔福宣布推出一款支持800伏充电的新型逆变器，并在9月确认将向一家未透露姓名的汽车制造商提供该组件，用于未来的豪华车。 许多即将推出的电动汽车预计将使用80

  ，提高续航里程 /

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  品英Pickering公司推出最新大功率舌簧继电器，额定功率高达 80W

  有奖活动｜Mentor PCB 手册：《利用自动验证消除原理图设计错误》

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