对超宽输入范围 DC/DC转换器的需求

　　DC/DC 转换器用于几乎所有工业、医疗和运输装置，从低功率测试和测量到大功率电机驱动器应用。

　　需要 DC/DC转换器的主要原因是使负载电压与电源电压相匹配（例如，从 24V 电源为 3.3V 微处理器板供电），将输出与输入隔离（例如，电流隔离转换器，以保护患者免受危险电压）并增加故障保护（几乎所有稳压输出转换器都可以承受输出上的永久短路）。

　　大多数工业级转换器具有 2:1 或 4:1 输入电压范围。例如，具有标称 24V 输入的 2:1 转换器可以在 18-36Vdc（包括电池充电器开路电压的 24V 铅酸电池的电压范围）下工作，而 4:1 转换器可以在 9- 36V（12V 或 24V 铅酸电池的电压范围）。

　　很少有隔离式转换器能够提供超过 4:1 的输入电压范围。这是因为两个原因；首先，最小输入电压下的输入电流将至少是最高输入电压下的输入电流的四倍，很难设计一个输入级既能处理范围一端的高输入电压，又能处理高输入电压。另一端的高输入电流，其次，隔离式转换器通常使用 PWM（脉冲宽度调制）控制器来独立于输入电压或输出负载来调节输出电压，并且调制只有 4:1 的有效范围，定义为通过最小开启时间和最大关闭时间之间的比率。

　　有最小接通时间的原因是功率级的反应时间。如果脉冲宽度减小太多，那么功率开关晶体管根本就不能足够快地反应。此外，这个非常窄的脉冲中的任何抖动都会被功率级放大，并导致输出电压的调节不佳（如果 1ms 宽的脉冲具有 100µs 的抖动，则输出电压将变化 10%）。另一方面，在最小输入电压下，驱动晶体管不能一直保持导通，因此必须关断，关断时间也最短。该脉冲关断时间必须足够长以允许变压器复位，并且通常比最小导通时间长得多。脉冲宽度的这两个限制意味着 PWM 控制器的操作不能超过 4。

　　标准工业 DC/DC转换器输入电压范围由电信行业定义（12V、24V 或 48VDC 电池供电）。铁路应用还使用 72V、96V 或 110V 的更高电池电压。最常见的干线铁路总线电压为 110Vdc，但轻轨和有轨电车通常使用较低的电池电压，传统上，三个 DC/DC 转换器（标称 24V、48V 和 110V）将涵盖所有标准化铁路电源电压，包括瞬态电压，但添加 28V 电池电压选项会破坏这种模式。28V 系统的标称电源电压在 24V DC/DC 转换器的输入范围内，但最大电源电压过高。28V 最大输出电压在 48V DC/DC转换器的范围内，但最小值太低。都不合适！

　　这个困境有两种可能的解决方案；添加一个标称 36V 输入 DC/DC 转换器，以便需要四种不同的设计来涵盖所有输入电压选项，或者设计一个 11:1 输入范围转换器，以在一个转换器中涵盖所有可能性。

　　这时，你可能会想，“等一下！首先我们听说 4:1 是极限，现在提出了 11:1 的解决方案！”好吧，没有办法解决 4:1 输入范围问题，但您可以将两个转换器组合到一个设计中：一个低输入电压前置转换器升压级，然后是一个高输入电压隔离 4:1 转换器。升压转换器拓扑的优势在于，当输入电压高于设定的输出电压时，功率晶体管始终处于关闭状态，输入电压直接通过二极管上的负压降。另一个优点是升压转换器级不需要隔离，因此无需考虑变压器复位时间，输入电压范围可远高于 4:1。因此输入范围不限于 8:1（4:1 后跟 4:基于此原理，RECOM 提供四种不同的一体化超宽范围 DC/DC 转换器解决方案，输入电压范围为 10:1 或 12:1。

　　每个转换器系列都可以在 24V、28V、36V、48V、72V、96V 或 110Vdc 标称电源电压下运行，这些转换器在整个输入电压范围内具有一致的效率，因此所有可能的铁路电源电压只需要一种产品，从而简化了最终安装的物流、文档和技术支持开销。这也意味着同一电源可用于干线、轻轨或有轨电车应用，从而降低开发和生产成本。