TIDA-010055

Diseño de referencia de arquitectura de alimentación no aislada con diagnóstico para módulos de relé

TIDA-010055

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Información general

Este diseño de referencia muestra las arquitecturas de fuente de alimentación no aisladas para relés de protección con entrada/salida analógica y módulos de comunicación generados a partir de una entrada de CC de 5, 12 o 24 V. Para generar las fuentes de alimentación, el diseño utiliza convertidores CC/CC con un FET integrado, un módulo de alimentación con un inductor integrado para aplicaciones con restricciones de tamaño y tiempo de diseño, un tipo de encapsulado HotRod™ para aplicaciones que requieren baja EMI y reguladores lineales (LDO) para baja ondulación. Las protecciones incluyen un TVS de abrazadera plana para protección contra transitorios de entrada, un eFuse con corriente de carga configurable para protección contra sobrecarga y un controlador de diodo ideal para protección de inversión de entrada. Las características adicionales incluyen un multiplexor de alimentación de conmutación automática, un sensor de temperatura analógico, una indicación de entrada OK, una detección de "sin carga" y un supervisor de tensión.

Funciones

Fuentes de alimentación para el módulo de comunicación: varios carriles de alimentación no aislados con corrientes de carga variables de hasta 1.5 A que utilizan un convertidor CC/CC con baja IQ y EMI, un convertidor CC/CC en encapsulado HotRod™ y un convertidor CC/CC con Eco-Mode™
Fuente de alimentación para módulos de entrada y salida analógica: Alimentación de carril dividido de ±12 V para módulos IO analógicos generados a partir de un convertidor buck sincrónico de entrada amplia de 24 V, convertidores CC/CC de carril dividido y
LDO y una alimentación de carril dividido de ±10.5-V generada a partir de 24 V mediante módulos de alimentación con un inductor integrado en configuración buck invertida
Pruebas de rendimiento:
- Rendimiento probado de fuentes de alimentación IO analógicas mediante la interconexión con diseños de referencia de entrada analógica CA y salida analógica CC de alta precisión
- Rendimiento probado de la fuente de alimentación del módulo de comunicación mediante la interconexión con los EVM RS-485, los EVM CAN y el diseño de referencia 10/100 ethernet o el EVM de interfaz de cobre o fibra 10/100/100
Pruebas de preconformidad: fuente de alimentación probada para transitorios eléctricos rápidos (EFT) y sobretensiones según IEC61000-4 y emisiones radiadas según CISPR22

Industrial

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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

Archivos de diseño y productos

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Guía de diseño — TIDA-010055

TIDUEP9.PDF (4474 KB)

Descripción general del diseño de referencia y datos de las pruebas de rendimiento verificadas

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Assembly drawing — TIDA-010055

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Descripción detallada del diseño para la instalación de componentes

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Bill of materials (BOM) — TIDA-010055

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Lista completa de componentes de diseño, designadores de referencia y números de fabricantes/piezas

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CAD/CAE symbol — TIDA-010055

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Archivos para modelos 3D o dibujos 2D de componentes de IC

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Gerber file — TIDA-010055

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Fichero de diseño que contiene información sobre la capa física de la PCB de diseño

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PCB layout — TIDA-010055

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Archivo de trazado de capas de PCB para generar el trazado del diseño de PCB

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Schematic — TIDA-010055

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Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Diodos TVS

TVS1400 — Dispositivo de protección contra sobretensiones de abrazadera plana de 14V

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Semiconductores

SN74LVC1G17 — Búfer único de 1.65 V a 5.5 V con entradas de disparador Schmitt

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM5017 — Regulador reductor síncrono de tiempo de conexión constante de 600 mA y entrada de tensión amplia de

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Sensores de temperatura analógicos

TMP235 — Sensor de temperatura analógico de 1 °C y 10 mV/°C

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Diodos TVS

TVS3300 — Dispositivo de protección contra sobretensiones de abrazadera plana de 33V

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS54302 — Convertidor reductor síncrono compatible con EMI y entrada de 4.5 V a 28 V, salida de 3 A

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM5160A — Convertidor Fly-Buck™/reductor síncrono LM5160A con entrada amplia de 65 V y 2 A

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LMR33630 — Convertidor buck síncrono SIMPLE SWITCHER® de 3,8 V a 36 V, 3 A con EMI ultrabaja

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Semiconductores

SN74LVC1G125 — Búfer simple de 1.65 V a 5.5 V con salidas de 3 estados

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS54202H — Convertidor de tensión reductor síncrono con entrada de 4.5 V a 28 V, salida de 2 A

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS7A39 — Regulador de tensión de caída baja positiva y negativa de doble canal de 150 mA, 33 V, ruido bajo y

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Módulos de potencia (inductor integrado)

LMZ14202 — Módulo de potencia SIMPLE SWITCHER® de 6 V a 42 V y 2 A en paquete SMT-TO con terminales

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Controladores de intercambio en caliente

TPS2400 — Controlador de protección contra sobretensión de 5.5 V con protección contra transitorios de entrada

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS54331 — Convertidor reductor con entrada de 3.5 V a 28 V, 3 A y 570 kHz con modo ecológico

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Diodos TVS

TVS0500 — Dispositivo de protección contra sobretensiones de abrazadera plana de 5V

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Interruptores de carga

TPS22917 — Interruptor de carga de fugas de 5.5 V, 2 A, 80 mΩ, 10-nA, con tiempo de elevación ajustable y desca

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Amplificadores analógicos de detección de corriente

INA211-Q1 — Amplificador AEC-Q100 de detección de corriente bidireccional de 26 V y alta precisión

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TLV1117 — Regulador de tensión lineal de 800 mA y 15 V

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LMR33620 — Convertidor buck síncrono SIMPLE SWITCHER® de 3,8 V a 36 V, 2 A con EMI ultrabaja

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Búferes y controladores no inversores

SN74LVC2G34 — Búferes de 2 canales, 1.65 V a 5.5 V

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LMR36015 — Convertidor reductor síncrono ultrapequeño de 4,2 V a 60 V, 1,5 A

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Módulos de potencia (inductor integrado)

LMZ14201 — Módulo de alimentación SIMPLE SWITCHER® de 6 V a 42 V, 1 A en paquete TO de montaje superficial con

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Módulos de potencia (inductor integrado)

TPS826721 — Módulo convertidor reductor totalmente integrado, de bajo ruido y 600 mA en paquete MicroSiP™

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Controladores y alimentación para pantallas LCD y OLED

TPS65130 — Convertidor de carril dividido con salidas dobles, positivas y negativas (300 mA típ.)

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Referencias de tensión en serie

REF3425 — Referencia de tensión de serie de 2.5 V de baja deriva, baja potencia y huella pequeña

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Circuitos integrados de restablecimiento y vigilancia

TPS3840 — Supervisor de tensión de entrada alta de nanopotencia con reinicio manual y retardo de tiempo de rei

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS560200 — Regulador reductor sincrónico de 17 V de entrada y 500 mA en SOT-23 con Advanced Eco-Mode™

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Búferes y controladores inversores

SN74LVC2G04 — Inversores de 2 canales, de 1.65 V a 5.5 V

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TLV62080 — Convertidor reductor de alta eficiencia de 1.2 A en un encapsulado SON de 2 x 2 mm

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS54202 — Convertidor reductor síncrono con entrada de 4.5 V a 28 V, salida de 2 A, compatible con EMI

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Multiplexores de potencia

TPS2115A — Multiplexor de pot., 2.8 V a 5.5 V, 84 mΩ, 1.25 A, con conmut. manual y autom., salida de estado<

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS62821 — Convertidor reductor de 1 A con entrada de 2.4 V a 5.5 V y exactitud del 1 % en encapsulado VSON-HR

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LMR36006 — Convertidor reductor síncrono ultrapequeño de 4,2 V a 60 V, 0,6 A

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM76003 — Convertidor de tensión reductor síncrono de 3.5 V a 60 V y 3.5 A

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM76002 — Convertidor de tensión reductor síncrono de 3.5 V a 60 V y 2.5 A

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM5160 — Convertidor Fly-Buck™/reductor síncrono LM5160 con entrada amplia de 65 V y 2 A

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TLV62569 — Convertidor buck reductor de alta eficiencia, 2 A, entrada de 2.5 V a 5.5 V en SOT23 y SOT563

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Módulos de potencia (inductor integrado)

LMZM23601 — Módulo de alimentación CC-CC reductor de 36 V y 1 A en un paquete de 3,8 mm × 3 mm

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Referencias de tensión en derivación

TL431 — Regulador de derivación de precisión ajustable

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Circuitos integrados de restablecimiento y vigilancia

TPS3839 — Supervisor de tensión de alimentación de potencia ultrabaja

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM5165 — Convertidor reductor síncrono de 3 V-65 V y 150 mA con IQ ultrabaja

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Amplificadores operacionales de precisión (Vos < 1 mV)

OPA2376 — Amplificador operacional doble, de precisión, de bajo ruido y baja corriente de reposo

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Módulos de potencia (inductor integrado)

LMZM23600 — Módulo de alimentación CC/CC reductor de 36 V y 0,5 A en un paquete de 3,8 mm × 3 mm

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM5166 — Convertidor reductor síncrono de entrada de 3 V-65 V y 500 mA con IQ ultrabaja

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Módulos de potencia (inductor integrado)

LMZ14201H — Módulo de alimentación SIMPLE SWITCHER® de 6 V a 42 V, 1 A de alta tensión de salida

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Módulos de potencia (inductor integrado)

TPS82740A — Módulo convertidor reductor de 200 mA con IQ de 360 nA

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TLV62084 — Convertidor reductor de alta eficiencia de 2 A en un encapsulado SON de 2 x 2 mm

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Controladores de diodo ideal y ORing

LM74610-Q1 — Controlador de diodo ideal de 0.48 V a 42 V e IQ de cero para automoción

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS54231 — Convertidor reductor de 570 kHz, entrada de 3.5 V a 28 V, 2 A, con Eco-Mode™

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MOSFET

CSD18531Q5A — MOSFET de potencia NexFET™ de 60 V y canal N, SON simple de 5 mm x 6 mm, 4,6 mOhm

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS560430 — Convertidor de potencia reductor sincrónico SIMPLE SWITCHER® de 4 V a 36 V y 0.6 A

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Supervisores de tensión de suministro

TPS3710 — Detector de tensión VIN amplia

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS561201 — Regulador de tensión reductor síncrono con entrada de 4.5 V a 17 V, 1 A, en SOT-23 de 6 pines

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Diodos TVS

TVS2700 — Dispositivo de protección contra sobretensiones de abrazadera plana de 27V

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Semiconductores

SN74LVC1G07 — Búfer único de 1.65 V a 5.5 V con salidas de drenaje abierto

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM2735 — Regulador CC-CC SEPIC y aumento de eficiencia de espacio de 520 kHz/1.6 MHz

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Amplificadores analógicos de detección de corriente

INA211 — Amplificador de detección de corriente bidireccional de 26 V y alta precisión

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Fusibles electrónicos (intercambios en caliente integrados)

TPS2662 — eFuse de 0.025-0.88 A, 4.5 V a 60 V, 478 mΩ, con protección de polaridad inversa de entrada y salida

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TLV704 — Regulador de tensión de baja pérdida (LDO) 150 mA 24 V con IQ ultrabaja

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Interruptores de carga

TPS22941 — Interruptor de carga de 5.5 V, 0.04 A, 500 mΩ con límite de corriente y activación de activa baja

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS73801 — Regulador de tensión ajustable de caída baja, 1 A y 20 V, con protección contra tensión y corriente

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

LM27762 — Bomba de carga de salida positiva y negativa de bajo ruido con LDO integrado

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Semiconductores

TPS3828 — Monitor de tensión con temporizador de vigilancia

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Referencias de tensión en derivación

LM4040 — Referencia de tensión de derivación de micropotencia, precisión, 45 µA y tensión fija

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Sensores de temperatura analógicos

LMT84 — Sensor de temperatura de salida analógica con capacidad de 1.5 V y 10 uA en SC70 y TO-92

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS7A05 — Regulador de tensión de caída ultrabaja de 200 mA, bajo coeficiente intelectual, precisión alta, con

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MOSFET

CSD17571Q2 — MOSFET de potencia NexFET™ de 30 V y canal N, SON simple de 2 mm x 2 mm, 29 mOhm

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Documentación técnica

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*	Guía de diseño	Non-isolated Power Architecture With Diagnostics Reference Design for Protection			24/06/2019

Recursos de diseño

Desarrollo de hardware

Placa de evaluación

ADS8588SEVM-PDK — Kit de demostración de rendimiento del módulo de evaluación (EVM) del convertidor analógico a digita

DP83869EVM — Módulo de evaluación de PHY Ethernet industrial de cobre y fibra

ISO1042DWEVM — Módulo de evaluación ISO1042DW de CAN aislado EMC robusto de alta velocidad y alto rendimiento

ISO1500DBQEVM — Módulo de evaluación RS-485 aislado con encapsulado ultra pequeño ISO1500DBQ

ISO224EVM — Módulo de evaluación ISO224

ISO7741EVM — Módulo de evaluación de aislador digital de cuatro canales con EMC resistente y alta velocidad ISO77

ISOW7841EVM — Aislador digital de cuatro canales ISOW7841 con módulo de evaluación de convertidor CC-CC integrado

LM2596S-ADJEVM — Módulo de evaluación del convertidor reductor LM2596

LP87322Q1EVM — Módulo de evaluación LP873220-Q1 de doble convertidor buck de alta corriente y doble regulador linea

RS485-HF-DPLX-EVM — Módulo de evaluación RS-485 semidúplex

TCAN1042DEVM — TCAN10xx Módulo de evaluación de la red de área del controlador (CAN)

Diseños de referencia

Diseño de referencia

TIDA-00226 — Convertidor de serie a Ethernet de factor de forma pequeño basado en MCU de 32 bits M4F ARM® Cor

TIDA-00227 — Diseño de referencia de la fuente de alimentación de 12 W de rango ultra amplio con el factor de for

TIDA-00834 — Diseño de referencia del extremo frontal analógico de alta precisión con ADC SAR de 16 bits de rango

TIDA-00928 — Diseño de referencia de interfaz de fibra o par trenzado compatible con EMI/EMC Brick Ethernet de 10

TIDA-00946 — Diseño de referencia de módulo de CC/CC de 5 V, 1 A, EMI baja, de un 94 % de eficiencia en un factor

TIDA-010034 — Diseño de referencia de entrada de adaptador de 12 V PoE de tipo 1 IEEE802.3at para el punto de carg

TIDA-01633 — Diseño de referencia de salida analógica programable y compacta de 4 mA a 20 mA y ±10 V para CA/serv

TIDM-DELFINO-ETHERCAT — Diseño de referencia de interfaz EtherCAT para MCU de alto rendimiento

Descargo de responsabilidad

Consulte el aviso informativo y la cláusula de exención de responsabilidad que cubren los diseños de referencia y otros recursos de TI.