全集成隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器CA-IS3105W簡(jiǎn)介

一、基礎(chǔ)參數(shù)

1、集成高效率的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和片上變壓器

-內(nèi)置軟啟電路來防止浪涌電流和輸出過沖

-過載和短路保護(hù)功能

-過熱關(guān)斷保護(hù)功能

2、輸入電壓范圍：4.5 V ~ 5.5 V

3、輸出電壓可選：

-3.3V、 5.0V、 3.7V、 5.4V

-支持在輸出端接 LDO

4、輸出典型功率：650mW(5V/130mA)

5、溫度范圍：-40 °C ~ 125 °C

6、優(yōu)異的隔離性能：

-高達(dá) 5 kVRMS 的隔離電壓

-浪涌：10KVpk

-高 CMTI：±150 kV/μS(典型)

-隔離柵壽命：>40 年

7、封裝形式：SOIC16-WB

二、工作原理

反饋系統(tǒng)將輸出電壓反饋到次邊側(cè)的控制系統(tǒng)，產(chǎn)生PWM信號(hào)，PWM通過OOK調(diào)制將數(shù)字控制信號(hào)傳送到原邊側(cè)，原邊側(cè)再將PWM信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)，控制原邊功率器件的通斷，能量從原邊側(cè)流向次邊側(cè)，從而使輸出信號(hào)穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值。

眾所周知，開關(guān)電源有幾大基本模塊，即功率器件模塊(MOSFET，BJT等)、磁性元器件(電感，變壓器等)、控制單元、驅(qū)動(dòng)模塊(驅(qū)動(dòng)功率管開和關(guān))。從上圖可以看出，CA-IS3105W在原邊和次邊側(cè)均有功率模塊，因此兩側(cè)都必須有驅(qū)動(dòng)單元。兩邊的功率模塊通過變壓器隔離。兩邊功率器件的通斷將原邊的能量源源不斷送到次邊側(cè)。一般DCDC已經(jīng)把功率器件，驅(qū)動(dòng)控制集成在一起，變壓器集成在片上的就不多了。CA-IS3105W將微變壓器集成在片內(nèi)基板上。因此CA-IS3105W是高度集成化產(chǎn)品。

三、產(chǎn)品性能

軟啟動(dòng)：

軟起動(dòng)可以有效防止輸入電流涌入，保障整個(gè)電源系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

下圖為軟起動(dòng)波形，整個(gè)啟動(dòng)過程大致分為三個(gè)階段：

輸入電壓還未達(dá)到原邊側(cè)UVLO，這時(shí)候芯片不工作。

當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到UVLO，但是次邊側(cè)還沒有達(dá)到，此時(shí)次邊側(cè)電壓階梯式緩慢爬升。

當(dāng)次邊側(cè)電壓達(dá)到UVLO時(shí)，控制電路開始工作，控制環(huán)路接管整個(gè)控制系統(tǒng)，輸出電壓快速爬升，直到達(dá)到預(yù)設(shè)值。

輸出短路保護(hù)：

短路保護(hù)工作機(jī)制大致如下：當(dāng)檢測(cè)到輸出電壓低于短路閾值時(shí)，芯片停止工作。

等待4ms后，芯片嘗試重新啟動(dòng)。

如果在1ms時(shí)間內(nèi)輸出電壓沒有達(dá)到預(yù)定電壓，此時(shí)系統(tǒng)判定短路存在，保護(hù)機(jī)制繼續(xù)工作。

如果在1ms時(shí)間內(nèi)輸出達(dá)到預(yù)定電壓，此時(shí)系統(tǒng)判定短路解除。

輸出電壓4檔可選：

通過配置SEL引腳可以輸出4種輸出電壓：

5.4V/3.7V輸出電壓為LDO提供輸入電壓,為后接芯片提供低噪音電源。

注意事項(xiàng)：

1>在芯片啟動(dòng)前，需先設(shè)定好輸出電壓，即SEL引腳配置好。

2>SEL引腳不要懸空。

3>在芯片工作過程中，不建議動(dòng)態(tài)改變V

ISO

輸出電壓。

動(dòng)態(tài)響應(yīng)：

從10%到100%動(dòng)態(tài)負(fù)載情況下輸出電壓超調(diào)和跌落值只有十幾mV。

轉(zhuǎn)換效率：

效率曲線如圖所示，滿載情況下最高效率為54%

PCB

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

1>&n

BSP

; 在輸入VINP和輸出VISO處放置至少10μF電容

2> 輸入和輸出電容靠近芯片引腳擺放，距離<2mm

3> 在中間層加入VINP，VISO銅箔以增加寄生電容

4> GNDP，GNDS交疊電容以改善

EMI

5> GNDP和GNDS間銅箔注意爬電距，間距>8mm

6> 電源平面構(gòu)建邊緣防護(hù)

四、應(yīng)用場(chǎng)景

PLC

應(yīng)用：

CA-IS3105W為隔離電源，可以為各種隔離器供電。

在PLC中，使用了各種數(shù)字隔離器，例如川土CA-IS37XX、CA-IS36XX等。

BMS

應(yīng)用：

BMS中使用了隔離CAN和隔離I2C，該隔離電源配合CA-IS305X系列產(chǎn)品，形成隔離CAN方案。

川土也提供了集成隔離電源的CAN接口芯片CA-IS3062W。

光伏逆變應(yīng)用:

光伏逆變器中使用到了隔離485/422，隔離電流放大器。CA-IS3105W為這些隔離產(chǎn)品提供能量。

審核編輯：湯梓紅