用于中高端电子设备的电源方案：着重于高效率、高性能和可靠性

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方案简介

本方案介绍了如何为电信设备（中高端电子设备）设计1kW非隔离型Buck-Boost直流-直流转换器（以下简称为本电源）。本电源采用典型的通信基础设施直流-48伏的输入，并产生直流32伏或54伏的输出。通过采用非隔离型反相Buck-Boost拓扑结构并整合我们最新一代的功率MOSFET作为开关设备，我们实现了体积紧凑的高效率。这款电源作为参考设计发布，提供了不同类型的设计信息，并在根据实际规格设计时有助于节省时间。

注：如果BOM清单中的某个组件标记为“未安装”，则即使其部件编号在电路图中有标示，该组件也不会被安装在PCB上。PCB上提供了安装位置，用于在电路设计时调整常数值。

实物正面图

实物背面图

简易框图

Buck-Boost直流-直流转换器能够将电压升高或降低。典型的非隔离型Buck-Boost转换器包括单个开关（MOSFET Q），具有“输入-输出反相”的特性。下图展示了基本电路。下图(a)显示了输入电压为正时的电路，而(b)显示了输入电压为负时的电路。在下图(a)中所示的电路中，当Q导通时，电感器中储存能量。现在，如果Q关闭，电感器将继续尝试吸引电流。这个电感器充电的输出电容C至于相对于正输入电压的负电压。另一方面，下图(b)中所示的电路包括一个从负输入电压到正输出电压的升压/降压转换器。通过电感器的电流方向与下图(a)的相反，输出电容C被充电至相对于负输入电压的正电压。

Buck-Boost DC-DC基本原理电路图

如下图所示的电路块中，该电源采用了两相交错配置。交错操作是一种方法，每个相位以并联方式连接，如下图所示，通过有意地改变开关相位，输出电容器中的电流变化被抵消，纹波得以减小。在这种两相交错设计中，通过将相位移动 180度可以大程度地抑制纹波。这里 MOSFET 被用作开关元件，并且 MOSFET 也被用作同步整流元件以提高效率。用于开关的 MOSFET 和用于同步整流的 MOSFET 轮流切换。

功能框图

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参数

特点

1. 两相交错配置：采用了两相交错方法，这样可以通过并联连接两套电路来提高效率和稳定性。交错操作通过180度的相位位移减少了纹波电流并提高了有效频率。

2. 高效MOSFET使用：方案中使用了高性能的MOSFET作为开关元件和同步整流器，这有助于提高转换效率并减少功率损耗。

3. 集成控制IC：Maxim的MAX15158 IC用于精确控制电源，提供了必要的控制功能并简化了电路设计。

4. 优化的热设计：通过分散切换损失和减少单个开关的负载，方案有助于简化热设计，使整体系统更加可靠。

5. 自定义输出电压和电流限制：电路设计允许输出电压和电流限制的精确设置，提高了适应不同应用需求的灵活性。

6. 高隔离电压和宽操作温度范围：保证了高隔离电压和宽温度范围，使得电源在各种环境下都能稳定工作。

7. 紧凑的封装和高密度安装：特别是TLp383光电耦合器采用了小尺寸高密度封装，适用于需要紧凑设计的高密度表面贴装应用。

8. 满足安全标准：电路设计遵循多个国际和地区安全标准，如UL、CSA、VDE和CQC，确保了产品的安全性和合规性。

总的来说，该电源方案着重于高效率、高性能和可靠性，同时在设计上考虑了易用性和安全性。这些特点和优点使其适用于要求苛刻的工业和商业电源应用，特别是在需要精确控制和高可靠性的场合。

适用领域

这种高效率和可配置的电源方案，特别是具有高隔离电压和宽操作温度范围的设计，可以广泛应用于多种场合，包括但不限于：

1. 工业自动化：可编程逻辑控制器（PLC）和其他工业控制系统常常需要稳定可靠的电源。

2. 医疗设备：医疗设备通常对电源的安全性和精确性有很高的要求。

3. 数据中心：高效的电源可以帮助减少数据中心的能源消耗和热量输出。

4. 电动车充电设施：提供给电动车辆充电桩稳定的电流和电压（设计电路参数需修改）。

5. 测试与测量设备：精确的电源是高性能测试设备和仪器的基础。

6. 消费电子产品：如高端音频设备、专业摄影设备等，这些产品需要高质量的电源以保证Max性能。

7. 航空和jun事应用：这些领域的设备通常工作在极端条件下，需要可靠和稳定的电源解决方案。

8. 电信基站：基站需要高效和可靠的电源来保证通信网络的正常运行。

这个电源方案的灵活性和高性能特点使得它可以很好地适应那些对电源效率、稳定性和持续性有严格要求的应用。

电路设计

本电源使用非隔离型升降压转换器电路产生 +32 V/+54 V 输出。非隔离型升降压转换器电路系统由一个感应器、一个高侧MOSFET和一个低侧MOSFET组成，以形成主电路。高侧和低侧MOSFET的开/关职责是控制在感应器中存储能量的时间比，以实现升压和降压操作。本电源的输出容量是1千瓦，并采用两相交错设计来实现。Maxim 的控制器 IC MAX15158（以下简称为控制器 IC）用于控制本电源。有关围绕控制器 IC 设计的详细信息，请参考 MAX15158 数据手册及相关文件。

图 1 显示了本电源的主电路和电流限制器设置电路（1 和 2 节）。

图 2 显示了用于切换的 MOSFET、用于同步整流的 MOSFET 以及它们在图 3.1 中所示电路配置的放大视图。

图 3 显示了控制器 IC，IC 电源电路，以及输出电压切换电路。它还显示了输出电压设定和切换电路、切换频率设定电路和电流限制器设定电路（3）。

以下部分描述了如何设定每个电路的常数，以及如何选择感应器和输出电容器。

图 3 控制器 IC，IC 电源电路，输出电压设定和切换电路

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关键器件

服务与支持

• ·整体解决方案：提供完整的转换器方案以满足客户需求，并根据客户要求进行定制和优化。
• ·PCB :提供PCB板、PCB制造文件、钢网文件、印刷文件、Layout文件。确保布局合理、布线稳定。客户可根据自身需求进行二次开发和布局的调整。
• ·功率型MOSFET的选型：提供功率MOSFET选型建议，并协助客户进行选型产品的参数和使用指南的获取。
• ·相关设计参考文献：IC相关设计文档、电路拓扑、设计原理解析、主要元器件选型规则、产品行业相关规定。
• ·套料：根据客户需求提供BOM套料，确保器件质量可靠。

器件简介

TPH9R00CQH

• 安装在低侧（开关部分）
• V_DSS = 150 V,
• R_DS(ON)@V_GS = 10 V (Max值) = 9.0 mΩ,
• SOP Advance 封装
• 采用最新的 U-MOSX-H 工艺产品，具有优越的性能（优点图）用于开关应用

TPH9R00CQ5

• 安装在高侧（同步整流器）
• V_DSS = 150 V,
• R_DS(ON)@V_GS = 10 V (Max值) = 9.0 mΩ,
• SOP Advance 封装
• 采用最新的 U-MOSX-H 工艺产品，内置高速二极管。在同步换流操作中减少了功率消耗

添加后，您将获得以下特权：

1. 1.获取PCB layout、BOM表和价格信息：我们提供完整的方案，包括PCB layout、BOM表等详细资料。您可以更深入地了解我们的产品和技术，并获得准确的价格信息，做到降本增效。
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