借助 RECOM 隔离电源基础器件,加速产品研发进程。
引言
如今,电路内置隔离电源的设计拥有了更多选择。RECOM 除提供全集成电源模块外,现已推出分立器件版本电源组件。在复杂电源设计中,工程师始终需要抉择:哪些系统或子系统可直接选用成品器件,哪些需要采用分立元件进行定制开发。
RECOM 拥有逾 50 年行业经验,长期供应品类丰富的板载式隔离电源模块。如今随着分立器件产品上线,工程师可根据实际设计需求,灵活定制解决方案。
隔离式 DC/DC 电源是现代复杂电子系统的核心器件。工业自动化、机器人、商用通信等各类复杂设备中,通信、传感、控制类子系统的工作电压往往与主直流母线电压不同。这类子系统通常需要电气隔离,同时依靠电路内部精准、稳定的稳压功能,保障设备可靠运行。以往,设计人员大多只能选用成品模块来满足这类需求。
选用成品模块具备以下优势:
- 成品组装,即装即用
- 缩短设计导入周期
- 配套完整技术资料与产品认证
- 小批量应用场景下,总体拥有成本更低
但当产品量产规模较大(通常 5 万台以上),或是存在特殊、非标设计需求时,采用分立元件自主设计会是更优选择。定制化设计可灵活搭配不同输入、输出与隔离方案,支持多路输出,同时让印制电路板布局拥有更大自由度。本文将为您讲解,在决定使用 RECOM 分立电源器件自主设计隔离电源电路时,需要重点关注的各项要点。
自主设计方案与外购成品方案的抉择
小型隔离 DC/DC 电源是绝大多数复杂电路设计的重要组成部分。电气隔离可切断地环路、降低系统噪声;即便单个子系统出现故障,也能避免故障蔓延,保护整套设备。例如传感器输入端常做隔离处理,防止外部电压与电气噪声侵入主电路。此外,若输入线缆或传感器接触危险电压,隔离设计还能防止人员触电,满足安全规范要求。
此前,行业主流方案均为一体化隔离电源模块。但成品模块占用固定空间,量产 5 万台以上时采购成本偏高,且往往需要额外的组装工序。现如今,RECOM 推出独立电源IC与表面贴装变压器等分立器件,同时提供定制变压器快速设计与生产服务,工程师直接在电路中自主搭建隔离 DC/DC 电源成为可行方案。
采用分立元件设计的优势十分显著:可节约电路板空间、大批量生产时成本更低、定制化自由度更高。分立方案能够实现多路输出、多档电压、更大输出电流,其布局灵活性更是成品模块无法比拟的。
电源设计核心考量因素
推挽式
推挽电路适用于低电压、大电流应用场景。推挽晶体管在完整输入电压工况下,仅分担一半平均电流,加之输入电流分流、变压器磁芯利用率充分,电路整体损耗更低,转换效率表现优异。该拓扑仅需两颗晶体管,驱动 IC成本低廉;缺点是变压器原边需要中心抽头,会一定程度增加变压器的制造成本。
- 适用场景:低压(3.3V、5V)、大电流工况
- RECOM 新款驱动芯片:RVP6501、RVP010

图 1 典型推挽电路原理图
全桥式
全桥驱动IC内部集成四颗晶体管,IC成本高于推挽方案。但全桥电路的变压器无需原边中心抽头,在其他参数一致的前提下,变压器成本更低(通常变压器成本高于驱动IC)。
- 适用场景:小电流、高电压(12V、15V、24V)工况
- RECOM 新款驱动IC:RVP001、RVP003、RVP003S、RVP005

图 2 典型全桥电路原理图
反激式
反激拓扑多用于需要稳压输出、宽输入电压范围,或是输出功率在 5W~30W 区间的设备。
- 适用场景:宽输入电压、中高功率(5W~30W)工况
- RECOM 新款驱动芯片:RVPW011、RVPW012、RVPW014、RVPW015、RVPW016

图 3 典型反激电路原理图
隔离 DC/DC 电源的核心元器件

上述三种拓扑结构均包含三大核心器件:DC/DC 变压器驱动IC、变压器、整流器(或整流稳压一体化IC)。按功能划分:输出电压低于输入电压的电路称为降压转换器;输出电压高于输入电压的电路称为升压转换器;可同时实现升压、降压功能的电路,则称为升降压转换器。
变压器驱动IC决定电路拓扑与核心工作参数,本质是一款振荡器,可生成适配变压器、电感工作的类交流信号,该振荡信号可采用接地参考设计或浮地设计。
变压器负责设定输出电压,并实现电气隔离。为保证隔离效果,原边绕组与副边绕组的接地层不得直接连通。部分电路会增设电容、电阻跨接隔离区域,用于处理高低频隔离需求或抑制地环路干扰。
副边 IC 为整流器或整流稳压 IC,作用是将变压器输出的交流电转换为直流电,并按需稳定输出电压。隔离 DC/DC 电源中的无源器件,主要包括用于信号调理的电容,以及用于限流的电阻。
变压器驱动芯片选型要点
RECOM 针对以上三种主流拓扑,均配套有对应的驱动芯片。这类IC已批量应用于 RECOM 全系列 DC/DC 转换器模块,经过大量实地测试,拥有成熟可靠的应用案例。
重点产品:RVP6501
业内经典的 6501 电源IC,是隔离 DC/DC 电路设计中应用最广泛的方案之一。该IC使用历史久、运行稳定,但本身存在部分性能短板。为此,RECOM 推出引脚完全兼容的升级替代型号 ——
RVP6501 是经典 6501 推挽式变压器驱动IC的迭代产品与备选方案。传统 6501 IC凭借普及度与稳定性被广泛选用,而全新 RVP6501 在保持全面引脚兼容的基础上实现多项升级。该IC工作电压范围为 2.8V~6V,可承受最高 10V 的瞬时输入电压;全工作电压区间内,输出电流稳定保持 500mA,性能远超传统 6501(传统型号 5V 工况下输出 300mA,3.3V 工况下仅输出 150mA)。
| RECOM RVP6501 | 行业通用 6501 芯片 |
|---|---|
| 全新设计 | 2012 年推出的经典架构 |
| 具备短路保护功能 | 无短路保护 |
| 主动抑制磁芯饱和 | 磁芯饱和抑制能力弱 |
| 具备过温保护功能 | 无过温保护 |
| 全电压区间稳定输出 500mA | 5V 输出 300mA,3.3V 输出 150mA |
RVP6501 还搭载先通后断切换逻辑,并集成栅极电压检测功能。该功能可实现……
