工業(yè)高效的多輸出電源設(shè)計(jì)

本文詳細(xì)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設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換為中間電壓軌，最后轉(zhuǎn)換為典型負(fù)載點(diǎn)電壓和負(fù)載點(diǎn)電流。本文旨在說明各個(gè)階段的設(shè)計(jì)方法及其根據(jù)項(xiàng)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(yīng)用對(duì)電源的要求基本相同。下面引用的是典型應(yīng)用如 FPGA 電源等所需的主要參數(shù)值。在馬達(dá)控制、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器視覺領(lǐng)域中，可以依照此步驟采用相同的設(shè)計(jì)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 IEC 61132 PLC 規(guī)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(dú)設(shè)計(jì)電源，而無需考慮為滿足上述測(cè)試要求而設(shè)計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)健性的保護(hù)電路。

我們使用美國國家半導(dǎo)體的 WEBENCH Power Architect工具設(shè)計(jì)多輸出方案，可通過 www.national.com/analog/webench/power_architect 訪問這一創(chuàng)新的在線工具。在該工具啟動(dòng)后的登陸頁面（配置步驟）上將看到一個(gè)面板，在面板上可以填寫輸入和負(fù)載規(guī)格。應(yīng)以實(shí)際應(yīng)用中負(fù)載的名稱命名填寫的輸入負(fù)載。

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

應(yīng)使用“添加負(fù)載”按鈕設(shè)定各負(fù)載規(guī)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(xiàng)。

點(diǎn)擊“提交項(xiàng)目要求”按鈕將啟動(dòng)復(fù)雜的計(jì)算和優(yōu)化過程，最終將通過三種不同的設(shè)計(jì)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(shù)量，以便簡化結(jié)果。

表格與框圖：

每行代表一個(gè)完整的多輸出電源設(shè)計(jì)方案，并列出了主要的系統(tǒng)參數(shù)。高亮顯示的一行，代表著具有最佳效率與成本的備選方案，其對(duì)應(yīng)的框圖顯示在右側(cè)。

圖形化圖表（圖 2）：


圖 2 _Webench PA_ 優(yōu)化項(xiàng)目階段_ 圖形

圖 3 _Webench PA_優(yōu)化項(xiàng)目階段_撥盤