分布式電源架構的發(fā)展相應推動(dòng)了微型低功耗 (<2 W) DC/DC 轉換器的發(fā)展。顧名思義，這些器件能夠最大程度地縮小轉換器占用的板級空間。該種器件的體積僅為 0.71 x 0.29 x 0.09 英寸（18.1 x 7.6 x 2.35 毫米），為工業(yè)應用與安全性至關(guān)重要的應用（如電信及醫療設備等）中的模擬電路提供使用點(diǎn) (point-of-use) 隔離式功率轉換。此外，微型 DC/DC 轉換器還為那些需要電隔離輸出電源或需要降低模擬電路噪聲的設計人員提供了便利。
對于大多數對噪聲敏感的新型電路而言，系統設計人員常常需要保證少數元件與輸入電源實(shí)現完全隔離。我們應將本地電源軌上的負載與噪聲同整個(gè)系統主供電軌相隔離。比如，混合信號 IC 設計常常由于噪聲問(wèn)題而導致系統不能正常工作。大量的數字噪聲加上敏感的模擬電路常常會(huì )造成干擾噪聲 [1]。
帶電隔離的微型 DC/DC 轉換器可實(shí)現極低的輸出噪聲以及極高的精確度。電隔離可在轉換器的二次側形成浮動(dòng)接地，因而有助于降低系統噪聲 [2]。因此，我們可通過(guò)輸入至輸出的隔離來(lái)實(shí)現簡(jiǎn)單的隔離式輸出電源，此外我們也可利用它來(lái)產(chǎn)生不同的電壓軌、雙極軌和/或非標準電壓。此外，作為模擬電路中的噪聲降低技術(shù)，隔離層 (isolation barrier) 還可避免數字接地總線(xiàn)影響敏感的模擬電路。
標準的磚型轉換器 (brick-type converter) 并不適合這種要求。除了其成本較高之外，磚型轉換器的輸出功率也不適合功率小于 2W 的應用。此外，磚型轉換器的安裝面積過(guò)大。設計人員希望實(shí)現設備微型化，以節約寶貴的板上空間 (board real estate)。由于微型 DC/DC 轉換器甚至比新型的 16 分之一磚型轉換器還要小很多（0.29 平方英寸相比于 1.17 平方英寸，18,709.64 平方毫米相比于 754.84 平方毫米），因此其特別適合在空間緊湊的設計中生成板上電壓。
那么，為什么不"自主開(kāi)發(fā)" DC/DC 電源呢？對于磚型轉換器和現成的微型 DC/DC 轉換器來(lái)說(shuō)，分立組件板上轉換器設計是不錯的選擇。但是，進(jìn)行分立設計的人越來(lái)越少。其缺點(diǎn)在于很難實(shí)現額外的功能（如設備保護和模塊到模塊的同步等），可靠性較低，而且難以減小電源的體積。此外，就許多高級產(chǎn)品而言，DC/DC 轉換器不過(guò)是其中的組件之一，設計人員很難有時(shí)間專(zhuān)門(mén)研究轉換器設計，成為相關(guān)設備的專(zhuān)家。鑒于上述困難，越來(lái)越多的設計人員選擇應用微型 DC/DC 轉換器。這種轉換器大幅降低了風(fēng)險，顯著(zhù)加快了新品上市時(shí)間，并大大節約了開(kāi)發(fā)成本。
除了相對于磚型轉換器和分立設計的優(yōu)勢之外，微型 DC/DC 轉換器還可為負載點(diǎn) (POL) 功率轉換提供小型的功率解決方案。POL 轉換器幫助設計人員解決新型高性能半導體設備高峰值電流要求以及低噪聲容限要求所提出的挑戰。這種轉換器可放置于靠近其負載的地方。這樣能夠盡量減少壓降造成的損失，有助于克服噪聲敏感性和 EMI 干擾問(wèn)題，并能保證在動(dòng)態(tài)負載條件下嚴格進(jìn)行調節。
供貨情況
C&D Technologies、德州儀器 (TI) 與 Wall Industries 等提供的微型 DC/DC 轉換器為那些要求隔離功能并需要 20 mA 至 500 mA 輸出電流的設計人員提供了幫助。有關(guān)轉換器輸入為 5 V、12 V、15 V 或 24 V。單輸出轉換器的電壓從 3.3V 到 24 VDC 不等。雙輸出轉換器的電壓則從 ±3.3 到 ±24 VDC 不等。
微型 DC/DC 轉換器在輸入到輸出的額定隔離電壓為 1000、1500 或 3000 VDC 的情況下提供穩壓或非穩壓輸出。工作溫度可從 -40 °C 到 +100 °C。由于其交換頻率較高 (400 MHz)，因此有關(guān)轉換器的效率可高達 85%。
內置特性
就那些希望實(shí)施微型 DC/DC 轉換器的系統設計人員而言，此設備具備多種內置特性，可簡(jiǎn)化系統集成和設計工作�，F有的許多產(chǎn)品都包括過(guò)熱保護、短路保護以及內部濾波功能。某些更先進(jìn)的轉換器還可實(shí)現設備間同步。如果一個(gè)應用在一塊 PC 板上使用的轉換器不止一個(gè)，那么可能生成拍頻或其它電氣干擾。DCP010512B 和 DCR010505 轉換器 (圖 1) 用內置的同步控制功能解決了這一問(wèn)題，此功能可使多個(gè)轉換器實(shí)現彼此同步。該功能非常方便，只需將 SYNCIN 引腳連接在一起，即可使設計人員最多能夠實(shí)現八部器件的同步，這就消除了交換頻率造成的電氣干擾。
構造
目前，DC/DC 轉換器技術(shù)繼續致力于實(shí)現更高密度、更高效率以及更小封裝的轉換器。一種創(chuàng )新性突出的轉換器采用與標準集成電路 (IC) 封裝相同的方式制造，包括雙列直插式 (DIL) 和小外形 (SO) 等封裝（圖 2）。其采用 IC 引線(xiàn)框架作為 IC 封裝中硅芯片器件與磁性組件互連的介質(zhì)（圖 3），這樣就得到了隔離式 DC/DC 轉換器，可實(shí)現高可靠性、出色的熱管理、小巧的外觀(guān)，并能與標準的板組裝工藝相兼容。標準的 IC 格式還可實(shí)現卷帶組裝，這有助于降低制造成本。
不同的配置
微型 DC/DC 轉換器的輸出電隔離通過(guò)串聯(lián)連接多個(gè)轉換器，可生成非標準電壓軌。只需將一部轉換器的正輸出連接至另一部轉換器的負輸出即可實(shí)現這一目的，從而能夠產(chǎn)生多種電壓變化。某些雙輸出轉換器的輸出還可串聯(lián)相連，從而使可提供的輸出電壓的幅度達到兩倍。圖 4 給出了雙 ±15 V 轉換器的連接示意圖，其可提供30 V 電壓軌 [3]。
如果單個(gè)轉換器不能提供所需的輸出電力，那么并聯(lián)連接多個(gè)轉換器可以解決此問(wèn)題。采用并聯(lián)連接的話(huà)，一個(gè)比較好的設計原則就是保證并聯(lián)的轉換器為同一類(lèi)型。圖 5 顯示了兩個(gè)并聯(lián)連接的轉換器 [2]。
解決低功耗應用中的電壓隔離問(wèn)題
實(shí)現輸入到輸出隔離的低輸出功率微型 DC/DC 轉換器為多種應用中的高密度電源設計提供了創(chuàng )新式解決方案。典型的實(shí)例包括工業(yè)過(guò)程控制、直流馬達驅動(dòng)、測量測試、電力傳輸、醫療設備及數據采集等。以下各圖給出了常見(jiàn)電源設計中 DC/DC 轉換器與運算放大器的實(shí)例。
正負電壓轉換
正負電壓轉換在微型 DC/DC 轉換器的應用中較常見(jiàn)。高精度運算放大器對較高速應用進(jìn)行了優(yōu)化。有關(guān)設備可實(shí)現極低的失調電壓和漂移，通常用于需要高精度的數據采集、電信設備、專(zhuān)業(yè)音頻設備以及便攜式應用等。某些運算放大器要求輔助的電源軌。圖 6 中轉換器的隔離式輸出用于生成負供電電壓。隔離式負輸出作為運算放大器正輸入的參考。
單一電源的正負電壓
標準 IC 封裝的微型 DC/DC 轉換器減小了生成到運算放大器的正負輸出電壓所需的板級面積。圖 7 顯示了單一的隔離式轉換器可為帶有差動(dòng)輸入的信號調節電路高效生成正負輸出電壓。雙輸出轉換器用于生成未穩壓的輸出電壓，幅度大于其 +5 V 的輸入電壓。轉換器工作在 4.5 V 至 5.5 V 的輸入電壓范圍內，具備升壓功能，可生成 +12V 的輸出，還具備降壓－升壓功能，可生成 -12 V 輸出。
AC 或 DC 儀表放大器的電源隔離
在 AC 或 DC 儀表放大器信號調節電路方面，系統設計人員面臨的挑戰在于必須消除影響測量準確性的接地回路。微型隔離式 DC/DC 轉換器可實(shí)現此目標。圖 8 中所示的電路采用雙輸出 DC/DC 轉換器來(lái)生成隔離式電壓。該轉換器與高精度隔離放大器結合使用，從而將電路其它部分生成的噪聲與儀表完全隔離開(kāi)來(lái)。這種隔離屏障特性是不影響信號的完整性，因此它具有出色的可靠性以及較好的高頻抗擾度。
總結
設計噪聲敏感性較高的電路時(shí)，系統設計人員常常需要把一小部分組件與其輸入電源完全隔離開(kāi)來(lái)。微型DC/DC 轉換器可有效地將本地電源軌的負載及噪聲與整個(gè)系統的主電源軌相隔離。
市場(chǎng)上現有的設備采用高度集成的封裝設計，這使其在空間緊湊型設計中應用廣泛。相對于標準的磚型轉換器，其尺寸更小，價(jià)格更低。相對于分立式設計，微型 DC/DC 轉換器不但降低了風(fēng)險，大大加快了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，而且還節約了開(kāi)發(fā)成本。
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