2D_024_010A 24V 10W DC - DC 转换器：高效稳定的电源解决方案

在电子设备的设计中，电源转换模块的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。Helix Semiconductors 的 2D_024_010A 24V 10W DC - DC 转换器，凭借其独特的设计和出色的性能，为众多应用场景提供了可靠的电源解决方案。

文件下载：MXC 274C1-EB-10.pdf

产品概述

2D_024_010A 是 MxC® 200 系列单片可配置高压开关电容 DC - DC 转换器的一员，适用于非隔离和隔离、降压或升压转换器应用。它支持与无变压器隔离（TL）低压负载点（PoL）稳压器无缝接口，可在 10V 至 28.5V 输入电压下提供高效的 DC - DC 转换解决方案，无论是调节还是非调节的 PoL 解决方案都能胜任。该转换器由两个独特的电容转换级组成，每个转换级都能提供独立的输出电压，可轻松配置以支持具有多电压要求的 TL 系统。同时，智能定时和控制功能可优化从空载到最大功率的功率传输效率。

应用领域

• PoE 设备：如无线接入点、安全摄像头、VoIP 电话等，为这些设备提供稳定的电源。
• 物联网（IoT）和工业物联网（IIoT）网关：满足其对电源的高效、稳定需求。
• 电动汽车和混合动力汽车：为车内电子系统提供可靠的电源支持。
• 工业控制器和 HVAC 系统：确保工业设备的稳定运行。
• 电信和数据中心：满足这些对电源要求苛刻的领域的需求。

产品特性

电压转换能力

• 24V 到 12V 输入/输出电压 MuxCapTM（G = 1/2）：支持高达 28V 的输入电压，最多可提供 2 个输出。
• 24V 到 48V 输入/输出电压：满足不同电压需求的应用场景。

功率输出

• 最大输出功率可达 10W（Pout = Pout2A + Pout2B），能满足多种设备的功率需求。

低功耗运行

• 空闲操作：分为有源和空载两种模式。非开关模式下功耗仅 1mW，开关模式下为 48mW，有效降低了能耗。

高效转换

• 24V 到 12V 转换时峰值效率 > 96%：在 10W 负载下效率 > 90%，大大提高了电源的利用效率。

故障检测功能

• 输出过流保护：当输出电流超过设定值时，自动保护设备，防止损坏。
• 热关断功能：当设备温度超过 145°C 时，自动关闭输出，待温度下降后自动重启，确保设备安全运行。

评估板和参考设计

• 提供变压器隔离（TL）、非调节和调节等多种评估板和参考设计，方便工程师进行开发和测试。

封装选项

• 32 引脚 QFN（5mm x 5mm）：体积小巧，适合高密度集成。
• Wire Bond Die：为特殊应用提供更多选择。

引脚配置与说明

引脚编号	名称	描述
1	VOUT1	MuxCapacitor 1 输出引脚，需连接输出电容到 PGND1。
3	EN	设备使能输入引脚，内部 2MΩ 下拉，最大 60V，0 为禁用，1 为启用。
5	VDD	预调节器输出电源电压引脚，需连接 0.1µF 电容到 GND。
6	GND	内部参考和模拟电路的接地引脚。
7	VOUTLDO	LDO 5V 模拟输出引脚，需连接 4.7µF 电容到 GND。
8	VINLDO	LDO 输入电源电压引脚，连接到 VOUT1。
11	RT	电荷泵频率输入引脚，需连接外部电阻到 GND。
12	EXTCLKSEL	外部时钟同步使能输入引脚，内部 2MΩ 下拉，最大 30V，0 为内部时钟，1 为外部时钟。

电气规格

在特定的测试条件下（10V < VIN1 < 28.5V，10V < VIN2A & VIN2B < 28.5V，4.5V < VOUTLDO < 5.5V，Fsw = 100kHz， - 40°C < TJ < 85°C），该转换器表现出以下电气特性：	符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
60V MuxCapacitor 电压分压器：VIN1/VOUT1	Vout	VIN = 4V，Po = 0W		48		V
	Iout				0.3	A
	Rsw			600		mΩ
30V MuxCapacitor 电压分压器：VIN2A/VOUT2A 和 VIN2B/VOUT2B	Vout	VIN = 24V，Po = 0W		12		V
	Iout				1	A
	Rsw			300		mΩ
VOUTLDO	VoutLDO			5		V
欠压锁定	UVVoutS+	VOUTLDO 启动（5V 上升触发电平）	4.4	4.6	4.8	V
	UVVoutS -	VOUTLDO 停止（5V 下降触发电平）	4.1	4.2	4.3	V
	EN+	使能开启阈值（使能上升触发电平）	1.14	1.2	1.26	V
	EN1	使能关闭阈值（使能下降触发电平）	0.95	1.0	1.05	V
时钟发生器	Fsw	RT = 402KΩ，95kHz；RT = 174KΩ，220kHz		95	230	kHz
热关断	TSD			145		°C
	Hyst			20		°C

功能描述

MuxCapacitor 电压分压器

2D_024_010A 的 Muxcapacitor 电压分压器（MCVD）将 VIN2A&B 引脚的直流电压分压至 VOUT2A 和 VOUT2B 引脚，为外部 POL 稳压器提供输入电压。同时，VIN1 引脚的输入电压在 VOUT1 输出端翻倍。MCVD 由两个增益为 1/2 的阶段和一个增益为 2x 的阶段组成，每个阶段使用外部飞跨电容、内部开关电路和外部保持电容，通过两相非重叠片上时钟发生器控制充电和放电阶段。此外，每个 MuxCapacitor 都具备过流保护功能，过流情况消除后自动复位，增强了启动时的软启动斜坡。

低压差稳压器（LDO）

集成的 5V LDO 为模拟电路提供电源电压，由 VINLDO 引脚供电，输入电压范围为 7 - 15V。LDO 使用带隙输出作为参考电压来生成所需的输出电压。

欠压锁定和 POR

集成的欠压锁定电路监测 5V LDO 输出和使能引脚的电压，确保当这些信号低于设定阈值时，MuxCapacitor 输出保持关闭状态。当信号高于阈值时，恢复正常操作。当每个信号达到有效逻辑电平时，生成 Power - On Ready（POR）信号，POR 置位时启动软启动序列。当使能信号为低电平时，除使能电路外的所有 UVLO 比较器均禁用，以实现超低功耗。

时钟发生器

集成时钟发生器的开关频率通过连接在 RT 引脚和 GND 之间的外部电阻（典型值 402KΩ）进行编程，开关频率计算公式为：Fsw (kHz) = 38,190 / 外部 RT 电阻 (Kohms)。该时钟信号可通过 EXTCLK 引脚与外部时钟同步，当同步器使能（EXTCLKSEL = 1）时，MuxCapacitor 时钟将跟踪 EXTCLK 引脚的开关速率，从而在外部开关因负载需求降低而减速时节省功率，MuxCapacitor 开关频率为 EXTCLK 频率的 1/4。

热关断

温度传感功能为过温检测器提供信号，触发阈值设定为 145°C。当超过阈值时，热关断功能关闭 MuxCapacitor 输出并重置内部软启动。当检测到的温度降至正常工作范围内时，自动重启。热关断阈值包含 20°C 的迟滞，当使能信号为低电平时，热关断电路禁用，以实现超低功耗。

参考系统应用

2D_024_010A 通常与 2I_048_10A 配合使用，实现无变压器隔离（TL）电源。在典型应用中，它作为简单的 DC - DC 电压降压电路位于安全屏障隔离接口的次级侧。两个 MuxCapacitor 阶段并联以实现 G = 1/2 的电压降压并提高效率，第三个 MuxCapacitor 为内部高端栅极驱动器提升输入电压，并可提供 48V 电源。虽然 2D_024_010A 的总功率不能超过 10W（Pout = Pout2A + Pout2B），但每个 MuxCapacitor 单元都有最大输出电流限制，VOUT1 的 Iout_max 不能超过 0.1A，VOUT2A 和 VOUT2B 的 Iout_max 分别不能超过 1A。最后两个阶段相位相差 180°，以减少纹波。此外，MuxCapacitor 还可重新配置为推挽驱动器，用于 2I_48_010A 的全桥驱动器，也可用于生成负电压。

封装与订购信息

封装

• QFN32 封装：采用 32 引脚 5mm x 5mm QFN 封装，尺寸小巧，适合高密度集成。
• Wire - bond Die：提供裸片形式，如需了解裸片销售信息，请联系厂家。

订购信息

产品编号	描述	封装
2D - 024 - 10A - QFN32 - 1	32 引脚 5mm x 5mm QFN	QFN
2D - 024 - 10A - WD - 1	Wire Bond Die	Die
MxC 270 - EB - 1	48V 到 12V 非调节 TL 评估板	评估板
MxC 271 - EB - 1	6V 到 6V 非调节 TL 评估板	评估板
MxC 273 - EB - 1	48V 到 5V 调节 TL 评估板	评估板

在实际设计中，效率和输出功率取决于应用电路的实现、电容组件、RT 频率和热管理等因素。如果您在设计过程中遇到问题或需要更多设计信息，建议咨询厂家。各位工程师在使用 2D_024_010A 进行设计时，不妨思考如何根据具体应用场景充分发挥其优势，实现更高效、稳定的电源解决方案。