工業高效的多輸出電源設計

本文詳細介紹了如何在典型工業用24V電源環境下，借助WEBENCH Power Architect 中的新的電源模塊來設計高效的多輸出電源。該工業用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電壓和負載點電流。本文旨在說明各個階段的設計方法及其根據項目要求易于修改和優化的特性。


圖 1 _SS 電源模塊 PR2290

各種工業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、自動化網絡和機器視覺領域中，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扇）

在這里將略過 IEC 61132 PLC 規定的靜電釋放 (ESD)、突發和浪涌以及電流注入等要求。因此，可以單獨設計電源，而無需考慮為滿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 www.national.com/analog/webench/power_architect 訪問這一創新的在線工具。在該工具啟動后的登陸頁面（配置步驟）上將看到一個面板，在面板上可以填寫輸入和負載規格。應以實際應用中負載的名稱命名填寫的輸入負載。

電源：“24V 工業電壓軌” 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。

點擊“提交項目要求”按鈕將啟動復雜的計算和優化過程，最終將通過三種不同的設計工具顯示多個解決方案。在第一次選擇中可以限制顯示的解決方案數量，以便簡化結果。

表格與框圖：

每行代表一個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_ 優化項目階段_ 圖形

圖 3 _Webench PA_優化項目階段_撥盤