MAXREFDES111

简介

隔离电源为各种应用提供可靠的功率调节。在隔离电源设计中，如何选择变压器通常比较棘手。MAXREFDES111#是一款紧凑型24V输入反激式转换器模块，提供5V、400mA输出。多款变压器（Wurth Electronics 750315847、HanRun HR041087和Sumida 06343-T588）均已通过本设计验证，简化了变压器选择过程。此外，利用模块底部的通孔引脚，可以快速轻松地将功率转换器集成到主系统中。引脚从电源到地的距离为15mm (0.6in)，从输入侧到输出侧的距离为28mm (1.1in)。

MAX17498B是一款峰值电流模式控制器，用于设计宽输入电压反激式和升压稳压器。该参考设计在18V至36V输入电压范围内工作，在5V输出时可提供高达400mA（加上20%开销）电流。该器件使用内部n沟道MOSFET来实现开关和内部电流检测，以实现反激式转换器的电流模式控制和过流保护。该器件集成灵活的误差放大器和准确的基准电压源，支持最终用户调节正输出和负输出。该器件的固定开关频率为500kHz。

输入欠压保护(EN/UVLO)用于对输入电源启动电压（设计中设置为18V）进行编程，并确保在掉电情况下正常运行。EN/UVLO输入还用于开启/关闭IC。提供过压输入(OVI)保护方案，确保控制器在输入电源电压超过其最大允许值（设计中设置为36V）时关闭。

通过在SS引脚处连接一个电容，可对软启动周期进行编程；从而可减少启动期间的输入浪涌电流。具有打嗝模式过流保护和热关断功能，旨在尽可能降低过流和过热故障条件下的功耗。

当输入电压为24V时，参考设计利用提供的组件可实现79%的峰值效率。这种通用电源解决方案适用于众多不同类型的电源应用，例如可编程逻辑控制器(PLC)、工业过程控制、工业传感器、电信电源、隔离式电池充电器、服务器和嵌入式计算。

详细电路说明

MAXREFDES111#参考设计包含设计18V至36V宽输入、5V/2W输出隔离反激式转换器电源所需的所有控制电路和电子元件。

反激式DC-DC转换器以500kHz固定工作频率运行，效率高达79%。该设计在LX输入端连接MAX14798B内部MOSFET开关，以提供逐周期初级侧限流保护。电阻R6使用变压器T1的初级绕组和IC内部开关，将电路峰值限流设置为1.3A。该设计采用RCD缓冲器网络（R1、C3和D1），旨在尽可能减少漏电流、能量振铃，并钳位LX输入端的电压。表面贴装变压器为输出提供高达+1500V的电气隔离。

+5V隔离输出使用变压器次级侧、光耦合器(U2)、分流稳压器(U3)、电阻（R9、R19、R20）和各种其他组件进行设置。当 V_IN电压大于电路的+18V启动电压阈值并且不存在限流故障时，电路开始启动。通过电阻R3、R4和R5，分别将启动电压和过压保护电压设置为18V和36V。通过软启动电容C10，将电路软启动周期编程设定为5ms。当电路电压上升到高于其启动电压时，LX节点开始开关，能量从变压器初级侧传输到次级侧，以实现+5V稳压输出。

该电路的次级侧由二极管(D3)、电感(L1)和一些输出电容组成。当初级侧的MOSFET关断时，变压器将电流推至输出端的负载，剩余能量存储在输出电容中。当MOSFET导通时，二极管会阻止电流流回变压器，并对输出电容放电。

启动电压和输入过压保护设置（EN/UVLO、OVI）

MAX14798B的EN/UVLO引脚用作使能/禁用输入以及准确的可编程输入UVLO引脚。除非EN/UVLO引脚电压超过1.23V（典型值），否则器件不会开始启动操作。如果EN/UVLO引脚电压降至1.17V（典型值）以下，器件会关闭。位于输入直流总线与地之间的电阻分压器可用于对输入直流电压进行分压，并向EN/UVLO引脚施加分压电压。除了EN/UVLO功能之外，还可以利用其他电阻修改同一电阻分压器，以实现输入过压保护。当OVI引脚电压超过1.23V（典型值）时，器件会停止开关，并且仅当OVI引脚电压降至1.17V（典型值）以下时才会恢复开关操作。

对于启动直流输入电压(V_START)和过压保护电压(V_OVI)的预期值，分压器的电阻值可计算如下：

V_START = (R3 + R4 + R5)/(R4 + R5) × 1.23 (V)
V_OVI = (R3 + R4 + R5)/R5 × 1.23 (V)

如果R3 = 549kΩ、R4 = 20kΩ且R5 = 20kΩ，则：

V_START = 18.11V，V_OVI = 36.22V.

限流

该IC通过监测进入MAX17498B LX输入的峰值电流来限制变压器初级侧的电流。电阻R6将限流设置为1.3A。当峰值电流达到限流值时，IC会关闭其内部开关。若要将峰值限流重新配置为不同的值，使用以下公式选择新的R6电阻：

R6 = 50 × I_PEAK
其中I_PEAK位于A，R6位于k。

快速入门

设备要求：

• MAXREFDES111#板
• 1个24V直流电源
• 一个电子负载装置
• 一个电压表
• 一个电流表

程序步骤

MAXREFDES111#板已装配完成且经过测试。按照以下步骤验证电路板的运行情况。

1. 关闭电源。
2. 将电源的正极端子连接到MAXREFDES111#板的V_IN引脚。
3. 将电源的负极端子连接到MAXREFDES111#板的GND引脚。
4. 将MAXREFDES111#板的V_OUT连接器连接到电子负载的正极端子。
5. 将电子负载的负极端子连接到电流表的正极端子。
6. 将电流表的负极端子连接到MAXREFDES111#板的GNDO连接器。
7. 将电压表连接到MAXREFDES111#板的VOUT和GNDO连接器之间。
8. 接通电源。
9. 将电子负载设置为0mA至600mA之间的恒定电流。
10. 确认电压表读数为5V±0.25V。

实验室测量

MAXREFDES111#设计在全输入范围和不同输出负载条件下进行了验证和测试。

数据从MAXREFDES111A#中采集。所有版本的性能都相似。

电源效率与负载电流的关系曲线如图2所示。

图3显示了输入电压为24V时满负载条件下的输出纹波（纹波+尖峰为50mV_P-P）。

图4显示了负载从5mA跃升至200mA，然后再次降至5mA时的负载瞬态响应。输出瞬态尖峰约为200mV。输入为24V，输出为5V。

图5显示了负载从200mA阶跃至500mA，然后再次降至200mA时的负载瞬态响应。瞬态电压约为200mV。输入电压为24V，输出电压为5V。