Підвищуючій ізольований перетворювач з 5В на 12В, 125мА U5Z9F12

Цей підвищуючий стабілізатор напруги складається з пари ізольованих модулів перетворення постійного струму в постійний, розташованих перед підвищуючим (бустерним) стабілізатором. Це дозволяє отримувати безперервний струм до 125 мА при вихідній напрузі 12В від вхідної напруги 5В з повною гальванічної розв'язкою між входом і виходом.

Код виробника: 5767, U5Z9F12

Цей підвищуючий стабілізатор напруги складається з пари ізольованих перетворювачів постійного струму Texas Instruments UCC33420RAQR, з'єднаних паралельно на вході і послідовно на виході, за якими слід підвищує стабілізатор на 12 В. Послідовне з'єднання UCC33420 перетворює вхідну напругу 5 В і виходом, а потім 10В підвищуються до кінцевої вихідної напруги 12 (версія U5Z9F12). Виходи 5 і 10 В живлення модулів UCCC33420 підвищує стабілізатор, також виведені, як показано на блок-схемі нижче. Ці стабілізатори можуть забезпечувати безперервний струм до 300 мА або 175 мА відповідно, коли на інших вихідних каналах відсутнє споживання струму (використання виходу 5 В зменшить доступний струм на виходах 10 В і VOUT). На відміну від неізольованих стабілізаторів, вихідна земля (GNDO) фактично незалежна від вхідної сторони (GNDI), що може бути корисним для запобігання контурним перешкодам і уникнення струмів заземлення, які можуть викликати непередбачувану поведінку системи або навіть призводити до пошкодження потенційно дорогих компонентів.

Доступний вихідний струм обмежений тепловідведенням двох ізолюючих модулів. Оскільки вони розташовані близько один до одного на невеликій платі, максимальний струм 300 мА, доступний від одного модуля, знижується приблизно до 175 мА, коли обидва модулі активні (тобто струм споживається з виходів 10 В або VOUT). Однак, якщо тепло може розсіюватися, наприклад, за рахунок примусового повітряного потоку або достатнього тепловідведення, модуль може забезпечити вдвічі більший струм (і, отже, потужність), ніж аналогічний регулятор U5Z6F12, заснований на одному ізолюючому модулі. Межа за достатнього тепловідведення становить 200 мА з виходу 12 В.

Загальні технічні характеристики:

• Мінімальна робоча напруга: 4.5 В
• Максимальна робоча напруга: 5.5 В
• Максимальний вихідний струм: 125 мА.
• Вихідна напруга: 12 В ¹
• Захист від зворотної напруги: Ні
• Ізольована передача енергії: Є
• Робоча напруга ізоляції: 820 В середньоквадратичного значення ²
• Максимальний струм спокою: 10 мА ³

Відмінні знаки:

• Коди для розробки друкованих плат: reg40d
• Інші позначення на друкованій платі: 0J16080

Примітки:

1. Регулятор також має вихід 5 і вихід 10 В.
2. Виробник надає ізоляційній мікросхемі відповідні характеристики. Зібрана друкована плата загалом не сертифікована за будь-яким конкретним стандартом безпеки.
3. При включенні, коли напруга VIN знаходиться в діапазоні від 4.5 до 5.5 В і відсутнє навантаження, струм може бути знижений до менше 230 мкА за допомогою виведення EN.

Зовнішній вигляд плати перетворювача:

Характеристики:

• Вхідна напруга: від 4.5 до 5.5 В
• Результати тестування:
  • 12 В (з точністю 4%, безперервний струм до 125 мА (при нульовому вихідному струмі 5 і 10 В))
  • 10 В (з точністю 4%), безперервний струм до 175 мА (при нульовому вихідному струмі VOUT та струмі 5 В).
  • 5 В (з точністю 4%), безперервний струм до 300 мА (при нульовому вихідному струмі VOUT та струмі 10 В).
• Гальванічна ізоляція між входом та виходом забезпечується парою мікросхем Texas Instruments UCC33420, що мають наступні параметри ізоляції:
  • Базовий рівень ізоляції 3000 В середньоквадратичного значення
  • Максимальна робоча напруга ізоляції: 820 В середньоквадратичного значення.
• Типовий струм спокою без навантаження: 10 мА, хоча при вхідній напрузі нижче за допустимий робочий діапазон він може досягати ~100 мА
• Типовий ККД: 50%
• Частота перемикання вихідного сигналу: ~1.6 МГц при високих навантаженнях.
• Частота перемикання на виході знижується за низьких струмів для підвищення ефективності при малому навантаженні.
• Захист від перегріву
• Розмір: 1.14 × 2.54 см, сумісний із макетною платою, з кроком отворів 2.54 мм.

Використання модуля:

Роз'єми позначені на звороті друкованої плати і розташовані з кроком 2.54 мм уздовж країв плати для сумісності з безпайковими макетними платами, роз'ємами та іншими пристроями для прототипування, що використовують сітку 2.54 мм. Ви можете припаювати дроти або штирьові роз'єми безпосередньо до плати. Примітка: штирові роз'єми не входять до комплекту поставки, але прямі та кутові штирьові роз'єми можна придбати окремо.

Типова ефективність:

ККД стабілізатора напруги, що визначається як (вихідна потужність)/(вхідна потужність), є важливим показником його продуктивності, особливо коли важливі термін служби батареї або тепловиділення. На графіку нижче показано ККД вихідної напруги VOUT (12 В) залежно від вихідного струму:

Зверніть увагу, що оскільки цей модуль складається з послідовно з'єднаних стабілізаторів і включає ізольовану передачу живлення, його ККД становить близько 50%, що значно нижче, ніж у неізольованих імпульсних стабілізаторів напруги. ККД виходів 5 В і 10 В трохи вище, оскільки вони не проходять через каскад, що підвищує, але все ще нижче 60%.

Струм спокою:

Струм спокою - це струм, який регулятор використовує лише для власного живлення. На графіку нижче показано залежність цього струму від вхідної напруги, включаючи напруги, що виходять за межі допустимого робочого діапазону пристрою:

У процесі звичайної експлуатації цей виріб може нагріватися настільки, що може обпалити. Будьте обережні при користуванні цим виробом або іншими компонентами, що до нього підключені.

Питання щодо коефіцієнта ізоляції та витоку струму через друковану плату:

Мікросхема UCC33420 забезпечує базову ізоляцію із заявленим виробником робочою напругою 820 В RMS. Корпус мікросхеми має зазор і витік струму більше 4.1 мм, але на друкованій платі під мікросхемою є виточений паз, який би відстань витоку струму 4.3 мм. Приблизне емпіричне правило свідчить, що незабруднені друковані плати FR4 повинні мати приблизно 1 мм витоку струму на кожні 100 RMS ізоляції. Зверніть увагу, що модуль регулятора не сертифікований за будь-яким конкретним стандартом безпеки.

Скачки напруги LC:

При подачі напруги на електронні схеми початковий стрибок струму може спричинити стрибки напруги, що значно перевищують вхідну напругу. У тестах з типовими силовими проводами (тестові затискачі довжиною близько 30 дюймів) спостерігалися стрибки напруги більше 7.5 при вхідній напрузі 5 В. Джерела живлення або проводи з високою індуктивністю посилюють ці стрибки. Для придушення цих стрибків можна додати електролітичний конденсатор (33 мкФ - хороша відправна точка) поруч із регулятором між VIN та GNDI.

Посилання:

• Габаритна схема ізольованого підвищуючого стабілізатора напруги U5Z9Fx
• 3D-модель ізольованого підвищуючого стабілізатора напруги U5Z9Fx
• Інструкція зі свердління для ізольованого підвищуючого стабілізатора напруги U5Z9Fx
• Технічний опис мікросхеми TI UCC33420