Este informe de prototipo de ingeniería describe un convertidor CC-CC de 6,6 W que incluye el DPA-Switch™ DPA423G. Opera desde un rango de voltaje de entrada de 36 VDC a 72 VDC y proporciona una salida de 3.3 V a 2 A. Diseñado para su uso como fuente de alimentación de reserva en arquitecturas de alimentación distribuida. El diseño presenta una solución de alta eficiencia, bajo costo y bajo número de componentes, tamaño reducido de 1,85″ x 1″, altura total baja de 0,9″, PCB de 2 capas y construcción 100 % de montaje en superficie.
Este informe incluye las especificaciones de la fuente de alimentación, los esquemas, la lista de materiales, la documentación del transformador, el diseño de la placa de circuito impreso y los datos de rendimiento.
Descripción del circuito
El esquema de la Figura 2 muestra un convertidor flyback de entrada de CC que utiliza el dispositivo DPA423G que funciona a 400 kHz. Este circuito está diseñado para un rango de voltaje de entrada de telecomunicaciones nominal estándar de 48 V de 36 a 72 VCC. Se utiliza una topología flyback para minimizar el tamaño de la placa de circuito, el número de componentes y el costo, al mismo tiempo que se logra una excelente eficiencia operativa en todo el rango de voltaje de entrada.
filtrado de entrada
El filtro pi de entrada formado por C1, L1 y C2 reduce la corriente de ondulación de entrada y el ruido de alta frecuencia. Sin embargo, según los estándares aplicados y la aplicación específica, es posible que se requiera un filtrado externo adicional.
Conmutador DPA primario
El DPA423G IC (U1) proporciona arranque, control PWM, bloqueo por bajo voltaje, apagado por sobrevoltaje y protección térmica. El MOSFET de 220 V integrado tiene excelentes características de conmutación a la frecuencia de funcionamiento seleccionada de 400 kHz. Esto, combinado con el consumo mínimo de energía del control, permite una eficiencia operativa típica del 75 % al 80 % sobre el rango de voltaje de entrada operativo (consulte la Figura 7).
Se aplica un voltaje de entrada de CC al devanado primario de T1. El otro lado del primario del transformador es impulsado por un MOSFET interno en U1. Los diodos Zener VR1 y C3 bloquean los picos de fuga que ocurren cuando el MOSFET de U1 se apaga. En funcionamiento normal, VR1 no conduce, pero limita el voltaje de drenaje máximo en condiciones de sobrevoltaje de entrada y sobrecarga de salida.
La resistencia R5 programa el bajo voltaje de entrada típico en el umbral a 33 VCC y el apagado por sobrevoltaje de protección a 90 VCC. Las resistencias R4 y R6 programan el límite de corriente del dispositivo interno para que disminuya a medida que aumenta el voltaje de entrada. La variación máxima de corriente de salida (sobrecarga) es inferior al 5 % sobre el rango de tensión de funcionamiento. La corriente de salida de sobrecarga reducida reduce los picos de fuga del transformador secundario y permite el uso de un diodo Schottky de 30 V para el rectificador de salida D1.
El devanado de polarización primario suministra corriente al pin CONTROL después de la puesta en marcha. El diodo D2 rectifica el devanado de polarización y los componentes R5 y C11 reducen el ruido de conmutación de alta frecuencia y reducen la carga máxima de voltaje de polarización.
El DPA423G funciona bien dentro del límite de temperatura de unión recomendado (110 °C) en un entorno enfriado por convección natural (consulte la Sección 10) con una temperatura ambiente elevada de 50 °C (consulte la Sección 10).