2D_024_010A 24V 10W DC - DC 轉(zhuǎn)換器：高效穩(wěn)定的電源解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源轉(zhuǎn)換模塊的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。Helix Semiconductors 的 2D_024_010A 24V 10W DC - DC 轉(zhuǎn)換器，憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和出色的性能，為眾多應(yīng)用場(chǎng)景提供了可靠的電源解決方案。

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產(chǎn)品概述

2D_024_010A 是 MxC? 200 系列單片可配置高壓開關(guān)電容 DC - DC 轉(zhuǎn)換器的一員，適用于非隔離和隔離、降壓或升壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用。它支持與無變壓器隔離（TL）低壓負(fù)載點(diǎn)（PoL）穩(wěn)壓器無縫接口，可在 10V 至 28.5V 輸入電壓下提供高效的 DC - DC 轉(zhuǎn)換解決方案，無論是調(diào)節(jié)還是非調(diào)節(jié)的 PoL 解決方案都能勝任。該轉(zhuǎn)換器由兩個(gè)獨(dú)特的電容轉(zhuǎn)換級(jí)組成，每個(gè)轉(zhuǎn)換級(jí)都能提供獨(dú)立的輸出電壓，可輕松配置以支持具有多電壓要求的 TL 系統(tǒng)。同時(shí)，智能定時(shí)和控制功能可優(yōu)化從空載到最大功率的功率傳輸效率。

應(yīng)用領(lǐng)域

• PoE 設(shè)備：如無線接入點(diǎn)、安全攝像頭、VoIP 電話等，為這些設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。
• 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）網(wǎng)關(guān)：滿足其對(duì)電源的高效、穩(wěn)定需求。
• 電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車：為車內(nèi)電子系統(tǒng)提供可靠的電源支持。
• 工業(yè)控制器和 HVAC 系統(tǒng)：確保工業(yè)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 電信和數(shù)據(jù)中心：滿足這些對(duì)電源要求苛刻的領(lǐng)域的需求。

產(chǎn)品特性

電壓轉(zhuǎn)換能力

• 24V 到 12V 輸入/輸出電壓 MuxCapTM（G = 1/2）：支持高達(dá) 28V 的輸入電壓，最多可提供 2 個(gè)輸出。
• 24V 到 48V 輸入/輸出電壓：滿足不同電壓需求的應(yīng)用場(chǎng)景。

功率輸出

• 最大輸出功率可達(dá) 10W（Pout = Pout2A + Pout2B），能滿足多種設(shè)備的功率需求。

低功耗運(yùn)行

• 空閑操作：分為有源和空載兩種模式。非開關(guān)模式下功耗僅 1mW，開關(guān)模式下為 48mW，有效降低了能耗。

高效轉(zhuǎn)換

• 24V 到 12V 轉(zhuǎn)換時(shí)峰值效率 > 96%：在 10W 負(fù)載下效率 > 90%，大大提高了電源的利用效率。

故障檢測(cè)功能

• 輸出過流保護(hù)：當(dāng)輸出電流超過設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)保護(hù)設(shè)備，防止損壞。
• 熱關(guān)斷功能：當(dāng)設(shè)備溫度超過 145°C 時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉輸出，待溫度下降后自動(dòng)重啟，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

評(píng)估板和參考設(shè)計(jì)

• 提供變壓器隔離（TL）、非調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)等多種評(píng)估板和參考設(shè)計(jì)，方便工程師進(jìn)行開發(fā)和測(cè)試。

封裝選項(xiàng)

• 32 引腳 QFN（5mm x 5mm）：體積小巧，適合高密度集成。
• Wire Bond Die：為特殊應(yīng)用提供更多選擇。

引腳配置與說明

電氣規(guī)格

功能描述

MuxCapacitor 電壓分壓器

2D_024_010A 的 Muxcapacitor 電壓分壓器（MCVD）將 VIN2A&B 引腳的直流電壓分壓至 VOUT2A 和 VOUT2B 引腳，為外部 POL 穩(wěn)壓器提供輸入電壓。同時(shí)，VIN1 引腳的輸入電壓在 VOUT1 輸出端翻倍。MCVD 由兩個(gè)增益為 1/2 的階段和一個(gè)增益為 2x 的階段組成，每個(gè)階段使用外部飛跨電容、內(nèi)部開關(guān)電路和外部保持電容，通過兩相非重疊片上時(shí)鐘發(fā)生器控制充電和放電階段。此外，每個(gè) MuxCapacitor 都具備過流保護(hù)功能，過流情況消除后自動(dòng)復(fù)位，增強(qiáng)了啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)斜坡。

低壓差穩(wěn)壓器（LDO）

集成的 5V LDO 為模擬電路提供電源電壓，由 VINLDO 引腳供電，輸入電壓范圍為 7 - 15V。LDO 使用帶隙輸出作為參考電壓來生成所需的輸出電壓。

欠壓鎖定和 POR

集成的欠壓鎖定電路監(jiān)測(cè) 5V LDO 輸出和使能引腳的電壓，確保當(dāng)這些信號(hào)低于設(shè)定閾值時(shí)，MuxCapacitor 輸出保持關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)高于閾值時(shí)，恢復(fù)正常操作。當(dāng)每個(gè)信號(hào)達(dá)到有效邏輯電平時(shí)，生成 Power - On Ready（POR）信號(hào)，POR 置位時(shí)啟動(dòng)軟啟動(dòng)序列。當(dāng)使能信號(hào)為低電平時(shí)，除使能電路外的所有 UVLO 比較器均禁用，以實(shí)現(xiàn)超低功耗。

時(shí)鐘發(fā)生器

集成時(shí)鐘發(fā)生器的開關(guān)頻率通過連接在 RT 引腳和 GND 之間的外部電阻（典型值 402KΩ）進(jìn)行編程，開關(guān)頻率計(jì)算公式為：Fsw (kHz) = 38,190 / 外部 RT 電阻 (Kohms)。該時(shí)鐘信號(hào)可通過 EXTCLK 引腳與外部時(shí)鐘同步，當(dāng)同步器使能（EXTCLKSEL = 1）時(shí)，MuxCapacitor 時(shí)鐘將跟蹤 EXTCLK 引腳的開關(guān)速率，從而在外部開關(guān)因負(fù)載需求降低而減速時(shí)節(jié)省功率，MuxCapacitor 開關(guān)頻率為 EXTCLK 頻率的 1/4。

熱關(guān)斷

溫度傳感功能為過溫檢測(cè)器提供信號(hào)，觸發(fā)閾值設(shè)定為 145°C。當(dāng)超過閾值時(shí)，熱關(guān)斷功能關(guān)閉 MuxCapacitor 輸出并重置內(nèi)部軟啟動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到的溫度降至正常工作范圍內(nèi)時(shí)，自動(dòng)重啟。熱關(guān)斷閾值包含 20°C 的遲滯，當(dāng)使能信號(hào)為低電平時(shí)，熱關(guān)斷電路禁用，以實(shí)現(xiàn)超低功耗。

參考系統(tǒng)應(yīng)用

2D_024_010A 通常與 2I_048_10A 配合使用，實(shí)現(xiàn)無變壓器隔離（TL）電源。在典型應(yīng)用中，它作為簡(jiǎn)單的 DC - DC 電壓降壓電路位于安全屏障隔離接口的次級(jí)側(cè)。兩個(gè) MuxCapacitor 階段并聯(lián)以實(shí)現(xiàn) G = 1/2 的電壓降壓并提高效率，第三個(gè) MuxCapacitor 為內(nèi)部高端柵極驅(qū)動(dòng)器提升輸入電壓，并可提供 48V 電源。雖然 2D_024_010A 的總功率不能超過 10W（Pout = Pout2A + Pout2B），但每個(gè) MuxCapacitor 單元都有最大輸出電流限制，VOUT1 的 Iout_max 不能超過 0.1A，VOUT2A 和 VOUT2B 的 Iout_max 分別不能超過 1A。最后兩個(gè)階段相位相差 180°，以減少紋波。此外，MuxCapacitor 還可重新配置為推挽驅(qū)動(dòng)器，用于 2I_48_010A 的全橋驅(qū)動(dòng)器，也可用于生成負(fù)電壓。

封裝與訂購(gòu)信息

封裝

• QFN32 封裝：采用 32 引腳 5mm x 5mm QFN 封裝，尺寸小巧，適合高密度集成。
• Wire - bond Die：提供裸片形式，如需了解裸片銷售信息，請(qǐng)聯(lián)系廠家。

訂購(gòu)信息

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，效率和輸出功率取決于應(yīng)用電路的實(shí)現(xiàn)、電容組件、RT 頻率和熱管理等因素。如果您在設(shè)計(jì)過程中遇到問題或需要更多設(shè)計(jì)信息，建議咨詢廠家。各位工程師在使用 2D_024_010A 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不妨思考如何根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更高效、穩(wěn)定的電源解決方案。