系统板 5510

Lakewood (MAXREFDES7#): 3.3V输入、±12V (±15V)输出隔离电源



简介

Lakewood设计(MAXREFDES7#)采用H桥变压器驱动器(MAX256)和一对低压差线性稳压器LDO (MAX1659 ×2),从3.3V输入产生±12V (±15V)输出的隔离电源(图1)。这种通用电源解决方案可以用于多种不同类型的隔离电源设计,但主要针对工业传感器、工业自化、过程控制和医疗设备等应用。  Lakewood (MAXREFDES7)
更多图片
 (PDF, 1.9MB)

Figure 1. The Lakewood subsystem design block diagram.

图1. Lakewood子系统设计框图。

特性

应用

  • 隔离电源 
  • ±12V (±15V)输出
  • 占用较小的印刷电路板(PCB)面积
  • 兼容于Pmod™外形
  • 工业传感器
  • 过程控制
  • 工业自动化
  • 医疗器械

简介

Lakewood设计(MAXREFDES7#)采用H桥变压器驱动器(MAX256)和一对低压差线性稳压器LDO (MAX1659 ×2),从3.3V输入产生±12V (±15V)输出的隔离电源(图1)。这种通用电源解决方案可以用于多种不同类型的隔离电源设计,但主要针对工业传感器、工业自化、过程控制和医疗设备等应用。  Lakewood (MAXREFDES7)
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 (PDF, 1.9MB)

Figure 1. The Lakewood subsystem design block diagram.

图1. Lakewood子系统设计框图。

特性

应用

  • 隔离电源 
  • ±12V (±15V)输出
  • 占用较小的印刷电路板(PCB)面积
  • 兼容于Pmod™外形
  • 工业传感器
  • 过程控制
  • 工业自动化
  • 医疗器械

硬件详细说明

Lakewood子系统参考设计采用3.3V直流电源供电,MAX256 H桥变压器驱动器以大约475kHz的频率驱动开关,驱动匝数比为1:2.6的变压器原边,这里采用Halo®电子公司的TGM-H281NF变压器。变压器副边连接到两路交流整流电压,产生直流输出。两个MAX1659 LDO把电压分别稳定在+12V和-12V。齐纳二极管(D3和D6)保护两个LDO,将输入电压钳制在16.1V以内。 

输入电源可从J1的Pmod兼容连接器提供,或将外部电源连接到EXT_ +3.3V和DGND之间供电。如需改变参考设计的输出电压,只需更改LDO (U2和U3)的反馈电阻(R2-R5)。 

MAX1659 LDO的输出电压由下式计算:  

VOUT = VSET × (1 + R2/R3), U2

VOUT = VSET × (1 + R4/R5), U3

式中,VSET = 1.21V.

例如,对于±15V输出的应用,将R2、R4更为187kΩ,将R3、R5更改为16.2kΩ即可。

该电路也可以配置为非对称应用。

在对电压纹波敏感的应用中,可以在LDO输入前面增加低通LC π型滤波器。

本设计提供高达1500VRMS的隔离变压器,设计通过了UL 60950和EN60950验证,到达“功能性”绝缘等级。

快速入门

所需设备:

  • Lakewood (MAXREFDES7#)板
  • 3.3V 1A电源 
  • 两块数字电压表

测试流程

Lakewood板完全安装并经过测试,按照以下步骤验证电路板功能。

  1. 在跳针JU1的1-2位置放置短路器
  2. 将电源正端连接到连接器的EXT_+3.3V
  3. 将电源负端连接到连接器的DGND
  4. 将第一块电压表正端连接到连接器的+12V
  5. 将第一块电压表负端连接到连接器的GND1
  6. 将第二块电压表负端连接到连接器的-12V
  7. 将第一块电压表正端连接到连接器的GND2
  8. 打开电源
  9. 分别使用电压表测量正、负压输出

实验室测试

对Lakewood设计的±12V和±15V两对电压输出进行测量,通过更改R2、R3、R4和R5电阻获得其它电压输出。设置为±12V输出时,该电路能够提供最大负载电流,每路大约90mA。设置为±15V输出,每路输出约为40mA。 

为了更大的负载驱动能力,用户可适当增大输入电源的电压或变压器匝数比。详细信息请参阅 MAX256数据手册,电源效率如图2图3所示。 

在非对称电压应用中,可以使一路电压的负载驱动大一些,另一路小一些。 



图2. 电源效率与±12V输出负载电流


图3. 电源效率与±15V输出负载电流

输出噪声远低于输出电压的0.5%,噪声主要源于MAX256开关脉冲。 图4和图5分别为12V和15V空载输出时的噪声;图6和图7分别为12V和15V最大负载电流下的输出噪声。

负压输出噪声和正压输出噪声对称。



图4. Vout = 12V、Iout = 0mA时的输出噪声


图5. Vout = 15V、Iout = 0mA时的输出噪声


图6. Vout = 12V、Iout = 90mA时的输出噪声


图7. Vout = 15V、Iout = 90mA时的输出噪声

Halo是Halo Electronics公司的注册商标
Pmod是Digilent公司的注册商标

快速入门

所需设备:

  • Lakewood (MAXREFDES7#)板
  • 3.3V 1A电源 
  • 两块数字电压表

测试流程

Lakewood板完全安装并经过测试,按照以下步骤验证电路板功能。

  1. 在跳针JU1的1-2位置放置短路器
  2. 将电源正端连接到连接器的EXT_+3.3V
  3. 将电源负端连接到连接器的DGND
  4. 将第一块电压表正端连接到连接器的+12V
  5. 将第一块电压表负端连接到连接器的GND1
  6. 将第二块电压表负端连接到连接器的-12V
  7. 将第一块电压表正端连接到连接器的GND2
  8. 打开电源
  9. 分别使用电压表测量正、负压输出

资源、工具

MAX256
3W原边变压器H桥驱动器,用于隔离电源

  • 可为隔离电源中的变压器提供高达3W的功率
  • +5V或+3.3V单电源供电
  • 可通过电阻编程设置内部振荡器模式

MAX1659
350mA、16.5V输入、低压差线性稳压器

  • Wide Input Voltage Range: 2.7V to 16.5V
  • Low, 490mV Dropout at 350mA Output Current (MAX1659)
  • 30µA Supply Current