探索 ISL6401 RSLIC PWM 控制器評(píng)估板：為 VoIP 電源設(shè)計(jì)帶來(lái)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(duì)于相關(guān)電源供應(yīng)的要求也越來(lái)越高。今天，我們就來(lái)深入探討一下 Intersil 公司的 ISL6401 RSLIC PWM 控制器評(píng)估板，看看它如何為 VoIP 應(yīng)用中的電源設(shè)計(jì)提供高效、低成本的解決方案。

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ISL6401 功能剖析

多場(chǎng)景應(yīng)用設(shè)計(jì)

ISL6401 脈沖寬度調(diào)制（PWM）電流模式控制器專(zhuān)為廣泛的 DC/DC 轉(zhuǎn)換應(yīng)用而設(shè)計(jì)，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(duì)振鈴 SLIC（RSLIC）的振鈴（Vbh）和通話(huà)（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(shì)

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(huà) Vbl（-24V），以及 IP 電話(huà)所需的 -48V、DSL CO 線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器所需的 -5V 和 -15V 等。通過(guò)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(guò)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(dòng)功能無(wú)需任何外部組件，即可將啟動(dòng)應(yīng)力降至最低。

靈活的頻率控制與低功耗設(shè)計(jì)

開(kāi)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(shí)鐘，適用于對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用。此外，還包含一個(gè)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(guò)低電流檢測(cè)電壓優(yōu)化了 DC/DC 轉(zhuǎn)換效率。

電話(huà)回路系統(tǒng)中的電源需求

傳統(tǒng)與現(xiàn)代電話(huà)網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)由用戶(hù)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(huà)功能。在電話(huà)回路中，用戶(hù)通過(guò)兩根線(xiàn)（通常稱(chēng)為 Tip 和 Ring）連接到網(wǎng)絡(luò)，而實(shí)際的數(shù)字電信干線(xiàn)使用四根線(xiàn)，其中兩根用于傳輸，兩根用于接收。

SLIC 的重要作用

SLIC 是 4 線(xiàn)（接地參考）低壓開(kāi)關(guān)環(huán)境與 2 線(xiàn)（浮動(dòng)）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(guò)壓保護(hù)、振鈴、信號(hào)傳輸、編碼、混合平衡和測(cè)試等。

RSLIC 電源要求

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

ISL6401EVAL1Z 評(píng)估板詳解

評(píng)估板概述

ISL6401EVAL1Z 評(píng)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(píng)估板開(kāi)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(xiàn)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(píng)估。

變壓器設(shè)計(jì)與優(yōu)勢(shì)

電路使用現(xiàn)成的廉價(jià)變壓器，通過(guò)單個(gè)控制器生成兩個(gè)輸出。變壓器匝數(shù)比為 1:1:1:1，在開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間，每個(gè)次級(jí)繞組和初級(jí)繞組上都會(huì)出現(xiàn) 24V 電壓。其余次級(jí)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(cè)試設(shè)備與連接

推薦的測(cè)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(gè)電子負(fù)載、精密數(shù)字萬(wàn)用表和 4 通道示波器及探頭。評(píng)估板有三組端子柱和一個(gè)跳線(xiàn)，用于提供輸入電壓、監(jiān)測(cè)和加載輸出。通過(guò)跳線(xiàn)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(píng)估板上。

評(píng)估板性能表現(xiàn)

啟動(dòng)特性

ISL6401 具有內(nèi)部數(shù)字軟啟動(dòng)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(guò)相關(guān)波形圖查看。瞬態(tài)響應(yīng)方面，對(duì)于從 0mA 到 100mA 的階躍負(fù)載，每個(gè)輸出的瞬態(tài)性能也有相應(yīng)的波形展示。

振蕩與同步

開(kāi)關(guān)頻率可通過(guò)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(guò)連接到 SYNC 引腳（P6）的外部時(shí)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(shí)鐘信號(hào)的最小脈沖寬度為 20ns。

關(guān)斷功能

當(dāng) SD 引腳（P5）被拉低時(shí)，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(píng)估板是一款針對(duì) VoIP 應(yīng)用中 RSLIC 振鈴和通話(huà)電源供應(yīng)的反激參考設(shè)計(jì)，它提供了高性能、低成本的解決方案，并且具備評(píng)估不同線(xiàn)路操作負(fù)載的能力。對(duì)于電子工程師來(lái)說(shuō)，這款評(píng)估板無(wú)疑為 VoIP 電源設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很好的參考和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。大家在實(shí)際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體需求對(duì)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(lèi)似評(píng)估板時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。