Повышающий DC/DC изолированный реобразователь с 4.5-5.5В на 12В 100 мА, Pololu U5Z6F12

Этот повышающий стабилизатор напряжения состоит из изолированного модуля преобразования постоянного тока в постоянный, расположенного перед повышающим (бустерным) стабилизатором. Это позволяет получать непрерывный ток до 100 мА при выходном напряжении 12 В от источника 5 В с полной гальванической развязкой между входом и выходом. Также доступен вариант с выходным напряжением 5 В и током 300 мА, обеспечиваемым микросхемой изоляции.

Код производителя: 5759, U5Z6F12

U5Z6F12 это повышающий стабилизатор напряжения состоит из изолированного модуля преобразователя постоянного тока Texas Instruments UCC33420RAQR, за которым следует повышающий стабилизатор на 12 В на выходе, обеспечивающий непрерывный ток до 100 мА при напряжении 12 В на входе 5 В с полной гальванической развязкой между входом и выходом. Выход 5 В микросхемы UCC33420, питающей повышающий стабилизатор, также выведен на выход, что позволяет обеспечить непрерывный ток до 300 мА при отсутствии потребления тока от источника 12 В (использование выхода 5 В уменьшит доступный ток от выхода 12 В). В отличие от неизолированных стабилизаторов, земля на выходе (GNDO) фактически независима от земли на входе (GNDI), что может быть полезно для предотвращения контурных помех и избежания токов заземления, которые могут вызывать непредсказуемое поведение системы или даже приводить к повреждению потенциально дорогостоящих компонентов.

Блок-схема преобразователя:

Некоторые из ключевых особенностей преобразователя:

• Входное напряжение: от 4.5 В до 5.5 В
• Выходное напряжение:
  • 12 В (с точностью 4%), непрерывный ток до 100 мА (при нулевом выходном токе 5 В).
  • 5 В (с точностью 4%), непрерывный ток до 300 мА (при нулевом выходном токе 12 В).
• Гальваническая изоляция между входом и выходом обеспечивается с помощью микросхемы Texas Instruments UCC33420, имеющей следующие параметры изоляции:
  • Базовый уровень изоляции 3000 В среднеквадратичного значения
  • Максимальное рабочее напряжение изоляции: 820 В среднеквадратичного значения.
  • Дополнительную информацию см. в техническом описании UCC33420.
• Типичный ток покоя без нагрузки: 5 мА, хотя при входном напряжении ниже допустимого рабочего диапазона он может достигать ~100 мА (см. график тока покоя ниже).
• Типичный КПД: 50% (см. график КПД ниже)
• Частота переключения выходного (повышающего) сигнала: ~1.6 МГц при высоких нагрузках.
• Частота переключения на выходе снижается при низких токах для повышения эффективности при малой нагрузке.
• Защита от перегрева: Встроена
• Защита от переполюсовки входного напряжения: Отсутствует
• Размер: 10.16 × 25.4 мм, совместимый с макетной платой, с шагом отверстий 2.54 мм

Использование модуля:

Разъемы обозначены на обратной стороне печатной платы и расположены с шагом 2.54 мм вдоль краев платы для совместимости с беспаечными макетными платами, разъемами и другими устройствами для прототипирования, использующими сетку 2.54 мм. Вы можете припаивать провода или штыревые разъемы 2.54 мм непосредственно к плате. Примечание: штыревые разъемы не входят в комплект поставки данного изделия, но прямые и угловые штыревые разъемы можно приобрести отдельно.

Характеристики:

• Минимальное рабочее напряжение: 4.5 В
• Максимальное рабочее напряжение: 55 В
• Максимальный выходной ток: 100 мА
• Выходное напряжение: 12 В ¹
• Защита от обратного напряжения: Отсутствует
• Изолированная передача энергии: Присутствует
• Рабочее напряжение изоляции: 820 В среднеквадратичного значения ²
• Максимальный ток покоя: 5 мА ³
• Размер: 10.16 × 25.4 × 2.54 мм
• Масса: 0.7 г

Отличительные знаки:

• Коды разработки печатных плат: reg40б
• Другие обозначения на печатной плате: 0J16039

Примечания:

1. Регулятор также имеет выход 5 В, который может выдавать до 300 мА при нулевом выходном токе 12 В.
2. Производитель присваивает изолирующей микросхеме соответствующие характеристики. Собранная печатная плата в целом не сертифицирована по какому-либо конкретному стандарту безопасности.
3. При включении, когда напряжение VIN находится в диапазоне от 4.5 В до 5.5 В и отсутствует нагрузка, ток может быть снижен до менее 230 мкА с помощью вывода EN.

Типичная эффективность:

КПД стабилизатора напряжения, определяемый как (выходная мощность)/(входная мощность), является важным показателем его производительности, особенно когда важны срок службы батареи или тепловыделение. На графике ниже показан КПД выходного напряжения VOUT (12 В) в зависимости от выходного тока:

Обратите внимание, что поскольку этот модуль состоит из двух последовательно соединенных стабилизаторов и включает в себя изолированную передачу питания, его КПД составляет около 50%, что значительно ниже, чем у неизолированных импульсных стабилизаторов напряжения. КПД выхода 5 В немного выше, поскольку он не проходит через повышающий каскад, но все еще ниже 60%.

Ток покоя:

Ток покоя - это ток, который регулятор использует только для собственного питания. На графике ниже показана зависимость этого тока от входного напряжения, включая напряжения, выходящие за пределы допустимого рабочего диапазона устройства:

В процессе обычной эксплуатации данное изделие может нагреваться до такой степени, что может обжечь. Будьте осторожны при обращении с этим изделием или другими подключенными к нему компонентами.

Вопросы, касающиеся коэффициента изоляции и утечки тока через печатную плату:

Микросхема UCC33420 обеспечивает базовую изоляцию с заявленным производителем рабочим напряжением 820 В RMS . Корпус микросхемы имеет зазор и утечку тока более 4.1 мм, а на печатной плате под микросхемой имеется выточенный паз, обеспечивающий расстояние утечки тока 4.9 мм. Приблизительное эмпирическое правило гласит, что незагрязненные печатные платы FR4 должны иметь примерно 1 мм утечки тока на каждые 100 В RMS изоляции. Обратите внимание, что модуль регулятора не сертифицирован по какому-либо конкретному стандарту безопасности.

Скачки напряжения LC:

При подаче напряжения на электронные схемы первоначальный скачок тока может вызвать скачки напряжения, значительно превышающие входное напряжение. В наших тестах с типичными силовыми проводами (тестовые зажимы длиной около 30 дюймов) наблюдались скачки напряжения более 7.5 В при входном напряжении 5 В. Источники питания или провода с высокой индуктивностью усугубляют эти скачки. Для подавления этих скачков можно добавить электролитический конденсатор (33 мкФ - хорошая отправная точка) рядом с регулятором между VIN и GNDI.

Ссылки:

• Габаритная схема изолированного повышающего стабилизатора напряжения U5Z6F12 на 12 В, 100 мА
• 3D-модель 12-вольтового, 100-матопроводного повышающего стабилизатора напряжения U5Z6F12
• Инструкция по сверлению для изолированного повышающего стабилизатора напряжения 12 В, 100 мА U5Z6F12
• Техническое описание микросхемы TI UCC33420