工業(yè)高效多輸出電源設計方法簡(jiǎn)介

本文詳細介紹了如何在典型工業(yè)用24V電源環(huán)境下，借助WEBENCH Power Architect 中的新的電源模塊來(lái)設計高效的多輸出電源。該工業(yè)用24V電源在第一階段中將電源轉換為中間電壓軌，最后轉換為典型負載點(diǎn)電壓和負載點(diǎn)電流。本文旨在說(shuō)明各個(gè)階段的設計方法及其根據項目要求易于修改和優(yōu)化的特性。


圖 1 _SS 電源模塊 PR2290

各種工業(yè)應用對電源的要求基本相同。下面引用的是典型應用如 FPGA 電源等所需的主要參數值。在馬達控制、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )和機器視覺(jué)領(lǐng)域中，可以依照此步驟采用相同的設計方法。

第一步確定電源輸入的可能電壓值：

Vin nom operating：24V

Vin operating：18V~30.5V

Vin transient：36V~42V

Tambient operating：-40℃~+85℃（不含外部散熱器或風(fēng)扇）

在這里將略過(guò) IEC 61132 PLC 規定的靜電釋放 (ESD)、突發(fā)和浪涌以及電流注入等要求。因此，可以單獨設計電源，而無(wú)需考慮為滿(mǎn)足上述測試要求而設計系統穩健性的保護電路。

我們使用美國國家半導體的 WEBENCH Power Architect工具設計多輸出方案，可通過(guò) www.national.com/analog/webench/power_architect 訪(fǎng)問(wèn)這一創(chuàng )新的在線(xiàn)工具。在該工具啟動(dòng)后的登陸頁(yè)面（配置步驟）上將看到一個(gè)面板，在面板上可以填寫(xiě)輸入和負載規格。應以實(shí)際應用中負載的名稱(chēng)命名填寫(xiě)的輸入負載。

電源：“24V 工業(yè)電壓軌” VMin：18V VMax：42V Tambient：85℃

應使用“添加負載”按鈕設定各負載規格。

LOAD_1：“FPGA 核” VLoad：1.2V ILoadMax：4A

LOAD_2：“模擬電源” VLoad：2.5V ILoadMax：0.5A

LOAD_3：“I/O 電源” VLoad：3.3V ILoadMax：0.5A

LOAD_4： “I/O 電源” VLoad：1.8V ILoadMax：0.5A

LOAD_5：“通用用途” VLoad：5V ILoadMax：1A

我們可以盡可能地使用模塊，并選擇“首選模塊解決方案”選項。

點(diǎn)擊“提交項目要求”按鈕將啟動(dòng)復雜的計算和優(yōu)化過(guò)程，最終將通過(guò)三種不同的設計工具顯示多個(gè)解決方案。在第一次選擇中可以限制顯示的解決方案數量，以便簡(jiǎn)化結果。

表格與框圖：

每行代表一個(gè)完整的多輸出電源設計方案，并列出了主要的系統參數。高亮顯示的一行，代表著(zhù)具有最佳效率與成本的備選方案，其對應的框圖顯示在右側。

圖形化圖表（圖 2）：


圖 2 _Webench PA_ 優(yōu)化項目階段_ 圖形

圖 3 _Webench PA_優(yōu)化項目階段_撥盤(pán)