探索 ISL6401 RSLIC PWM 控制器評估板：為 VoIP 電源設(shè)計帶來新思路

在當(dāng)今數(shù)字化通信的浪潮中，VoIP 技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，對于相關(guān)電源供應(yīng)的要求也越來越高。今天，我們就來深入探討一下 Intersil 公司的 ISL6401 RSLIC PWM 控制器評估板，看看它如何為 VoIP 應(yīng)用中的電源設(shè)計提供高效、低成本的解決方案。

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ISL6401 功能剖析

多場景應(yīng)用設(shè)計

ISL6401 脈沖寬度調(diào)制（PWM）電流模式控制器專為廣泛的 DC/DC 轉(zhuǎn)換應(yīng)用而設(shè)計，涵蓋了升壓、反激和隔離輸出配置。它在 VoIP 應(yīng)用中，尤其針對振鈴 SLIC（RSLIC）的振鈴（Vbh）和通話（Vbl）電源供應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化，能夠提供高性能、低成本的解決方案。

集成逆變器優(yōu)勢

該芯片集成了逆變器，非常適合生成負(fù)輸出電壓，如 RSLIC 振鈴 Vbh（-72V）、通話 Vbl（-24V），以及 IP 電話所需的 -48V、DSL CO 線路驅(qū)動器所需的 -5V 和 -15V 等。通過外部分壓器可以輕松調(diào)整輸出電壓。

控制架構(gòu)與性能特點(diǎn)

采用峰值電流模式控制架構(gòu)，能有效處理振鈴瞬變，并提供固有的過流保護(hù)。反激拓?fù)湓试S接近 50% 的占空比運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了變壓器的最佳利用，降低了紋波電流，減少了輸入/輸出電容的壓力。內(nèi)部軟啟動功能無需任何外部組件，即可將啟動應(yīng)力降至最低。

靈活的頻率控制與低功耗設(shè)計

開關(guān)頻率可在 50kHz 至 600kHz 之間編程，或者將內(nèi)部振蕩器鎖定到 SYNC 輸入的外部時鐘，適用于對噪聲敏感的應(yīng)用。此外，還包含一個邏輯電平關(guān)斷輸入，在關(guān)斷模式下可將電源電流降至 55μA，通過低電流檢測電壓優(yōu)化了 DC/DC 轉(zhuǎn)換效率。

電話回路系統(tǒng)中的電源需求

傳統(tǒng)與現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)由用戶與中心局之間的電路組成，但隨著高速數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，需要在本地控制和管理電話功能。在電話回路中，用戶通過兩根線（通常稱為 Tip 和 Ring）連接到網(wǎng)絡(luò)，而實(shí)際的數(shù)字電信干線使用四根線，其中兩根用于傳輸，兩根用于接收。

SLIC 的重要作用

SLIC 是 4 線（接地參考）低壓開關(guān)環(huán)境與 2 線（浮動）高壓環(huán)路環(huán)境之間的主要接口，它執(zhí)行多種重要功能，包括電池饋電、過壓保護(hù)、振鈴、信號傳輸、編碼、混合平衡和測試等。

RSLIC 電源要求

RSLIC 通常需要兩個高壓電源輸入，一個是用于摘機(jī)信號傳輸?shù)?-24V 或 -48V 嚴(yán)格穩(wěn)壓電壓，另一個是用于振鈴音生成的 -70V 至 -100V 寬松穩(wěn)壓電壓。在語音傳輸開始時，SLIC 通常需要較低的電壓輸入來建立 20mA 至 25mA 的電流環(huán)路。

ISL6401EVAL1Z 評估板詳解

評估板概述

ISL6401EVAL1Z 評估板采用標(biāo)準(zhǔn)反激拓?fù)?，使?Intersil ISL6401 構(gòu)建電流模式電源。該評估板開箱即用，IC 需要 +5V 偏置，輸入電壓范圍為 10V 至 16V，輸出電壓為 -24V（120mA）和 -72V（120mA）。它能夠模擬一、二、三或四線操作的負(fù)載，使用電子負(fù)載可在廣泛的操作條件下進(jìn)行評估。

變壓器設(shè)計與優(yōu)勢

電路使用現(xiàn)成的廉價變壓器，通過單個控制器生成兩個輸出。變壓器匝數(shù)比為 1:1:1:1，在開關(guān)關(guān)斷期間，每個次級繞組和初級繞組上都會出現(xiàn) 24V 電壓。其余次級繞組串聯(lián)堆疊以產(chǎn)生 -48V，然后將 -48V 部分堆疊在 -24V 部分上以獲得 -72V。這種技術(shù)提供了良好的交叉調(diào)節(jié)，降低了輸出電容所需的電壓額定值和 RMS 電流，允許使用更便宜的輸出電容。此外，選擇多股繞組的變壓器可降低漏電感和成本。

測試設(shè)備與連接

推薦的測試設(shè)備包括 5V 電源為 IC 偏置、12V 電源（能夠提供 2A 電流）、兩個電子負(fù)載、精密數(shù)字萬用表和 4 通道示波器及探頭。評估板有三組端子柱和一個跳線，用于提供輸入電壓、監(jiān)測和加載輸出。通過跳線設(shè)置可以選擇不同的偏置方式，按照正確的連接方法將電源和負(fù)載連接到評估板上。

評估板性能表現(xiàn)

啟動特性

ISL6401 具有內(nèi)部數(shù)字軟啟動功能，可減少變壓器和輸出電容的應(yīng)力，降低輸入電路的浪涌電流。

輸出性能

輸出紋波方面，在 100mA 負(fù)載下，VOUT1 和 VOUT2 的輸出電壓紋波情況可通過相關(guān)波形圖查看。瞬態(tài)響應(yīng)方面，對于從 0mA 到 100mA 的階躍負(fù)載，每個輸出的瞬態(tài)性能也有相應(yīng)的波形展示。

振蕩與同步

開關(guān)頻率可通過調(diào)整 CT 引腳（C5）上的電容值在 50kHz 至 600kHz 之間編程，內(nèi)部振蕩器也可以通過連接到 SYNC 引腳（P6）的外部時鐘進(jìn)行同步，需要將振蕩器的自由運(yùn)行頻率編程為比所需同步頻率慢 10%，外部時鐘信號的最小脈沖寬度為 20ns。

關(guān)斷功能

當(dāng) SD 引腳（P5）被拉低時，PWM 關(guān)閉，輸出電容放電，典型的關(guān)斷波形可參考相關(guān)圖示。

總結(jié)

ISL6401EVAL1Z 評估板是一款針對 VoIP 應(yīng)用中 RSLIC 振鈴和通話電源供應(yīng)的反激參考設(shè)計，它提供了高性能、低成本的解決方案，并且具備評估不同線路操作負(fù)載的能力。對于電子工程師來說，這款評估板無疑為 VoIP 電源設(shè)計提供了一個很好的參考和實(shí)驗(yàn)平臺。大家在實(shí)際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體需求對其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)更好的性能表現(xiàn)。你在使用類似評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。