探索DCH01系列1-W、3000-VDC隔离非稳压DC/DC转换器模块

在电子设计领域，DC/DC转换器是实现电源转换和隔离的关键组件。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）的DCH01系列1-W、3000-VDC隔离非稳压DC/DC转换器模块。

文件下载：dch010505d.pdf

一、产品概述

DCH01系列包括DCH010505、DCH010512和DCH010515等型号，是一组微型、1-W、3-kV隔离的DC/DC转换器。它们采用行业标准的7引脚SIP封装，仅需极少的外部组件，大大节省了电路板空间。该系列提供单输出和双分裂电源输出，高度集成的封装设计使其具有高功率密度和高可靠性，非常适合信号链应用和接地环路消除等多种场景。

不过需要注意的是，此产品仅用于信号隔离，不能作为需要加强隔离的安全隔离电路的一部分。

二、产品特性

2.1 隔离特性

• 3-kVDC隔离：经过1秒的3.5 kVDC生产测试，代表了对瞬态电压的操作隔离，但不能用于安全隔离。正常运行时，跨DCH01施加的连续电压必须小于60 VDC（在SELV限制内）。
• UL认证：通过UL60950认证，符合相关安全标准。

2.2 电气特性

• 输入电压：5 V ±10%，能适应一定范围内的电压波动。
• 输出电压：提供±5 V、±12 V或±15 V多种选择，还支持串联操作以获得更高输出电压，并联操作以获得更高输出功率。
• 高效率：最高可达78%，能有效降低功耗。

2.3 其他特性

• 标准封装：采用行业标准的7引脚SIP封装，便于安装和替换。
• 低元件需求：只需极少的外部组件，简化了设计。

三、应用领域

3.1 现场电源转换

为特定的负载提供合适的电源，满足不同设备的供电需求。

3.2 接地环路消除

有效解决接地环路带来的干扰问题，提高系统的稳定性和可靠性。

3.3 数据采集

为数据采集系统提供稳定的电源，确保数据采集的准确性。

3.4 工业控制和仪器仪表

在工业环境中，为各种控制和测量设备提供可靠的电源支持。

3.5 测试设备

为测试设备提供精确的电源，保证测试结果的准确性。

四、产品规格

4.1 绝对最大额定值

• 输入电压（5-V输入型号）：最大值为7 V。
• 存储温度：-55°C至125°C。

4.2 ESD额定值

• 人体模型（HBM）：±2000 V。
• 带电设备模型（CDM）：±250 V。

4.3 推荐工作条件

• 输入电压：4.5 V至5.5 V。
• 工作环境温度：-40°C至85°C。

4.4 热信息

• 结到环境热阻：66°C/W。
• 结到顶部表征参数：3°C/W。
• 结到电路板表征参数：66°C/W。

4.5 电气特性

• 输出电压：在不同负载和型号下有特定的输出电压值。
• 负载调节：在10%至100%负载变化时，输出电压的变化率在一定范围内。
• 输出纹波：在100%负载时，纹波电压在一定范围内。
• 输入电流：无负载时为特定值。
• 效率：在100%负载时，效率可达74% - 76%。

五、引脚配置和功能

5.1 引脚配置

EDJ封装的7引脚SIP有单输出和双输出两种类型，具体引脚排列不同。

5.2 引脚功能

PIN	NAME	EDJ (SINGLE)	EDJ (DUAL)	I/O	DESCRIPTION
1	+V I	输入侧电压输入	输入侧电压输入	I	提供输入电压
2	–V I	输入侧公共端	输入侧公共端	I	输入侧的公共参考点
5	–V O	输出侧负电压输出	输出侧负电压输出	O	提供负电压输出
7	+V O	输出侧正电压输出	输出侧正电压输出	O	提供正电压输出
6	COM	-	输出侧公共端	-	输出侧的公共参考点

六、设计与应用建议

6.1 输入和输出滤波器

• 陶瓷电容器：在输出端添加4.7-µF或更大的陶瓷电容器，可降低输出纹波和噪声10% - 30%；在输入端靠近电源引脚添加4.7-µF陶瓷电容器，可降低反射传导纹波或噪声30% - 50%。
• π滤波器：若需要进一步降低纹波或噪声水平，可使用π滤波器，采用铁氧体磁珠电感与调节器的输入或输出端子串联，可降低纹波或噪声至少15 - 20 dB。

6.2 启动

在设计中要考虑启动波形，确保系统能够正常启动。

6.3 串联和并联连接

• 串联连接：可将多个DCH01的输出串联，以提供非标准电压轨。
• 并联连接：当单个DCH01的输出功率不足时，可将多个DCH01的输出并联。

6.4 布局建议

• 电源和接地平面：使用输入和输出电源及接地平面，为输入和输出电源提供低阻抗路径。
• 陶瓷电容器：在输入和输出端靠近引脚处放置低ESR的陶瓷电容器，以减少纹波和确保良好的启动性能。

七、总结

DCH01系列DC/DC转换器以其出色的隔离特性、丰富的输出电压选择、高效率和小尺寸等优点，在众多应用领域中具有很大的优势。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择输入和输出滤波器、考虑启动和连接方式，并优化电路板布局，以确保系统的性能和可靠性。你在使用DC/DC转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。