非隔离DC-DC转换器模块：工业负载选型规则

非隔离式 DC-DC 转换器模块在其输入和输出之间共享公共地，无需变压器屏障即可将一种直流电压转换为另一种直流电压。这一单一决定使这些模块比孤立的等效模块更小、更便宜，而且通常更高效——而且它还决定了您可以在哪里使用它们。如果您的负载和源已经参考相同的接地，那么非隔离模块通常是更好的工程和商业选择。如果不这样做，那么无论其效率曲线看起来多么好，它都是错误的部件。本指南涵盖了“非隔离”的含义、这些模块所属的位置以及决定您请求报价的部件号的六个规格尺寸。

要点

• 共同的土地是定义性的财产。 输入返回和输出返回是同一个节点；尺寸、成本、效率和保护设计随之而来。

• 在输出电压之前先选择输入范围。 输入范围由您的总线固定；通常可以在发布的窗口内修剪输出。

• 针对最坏情况调整电流，然后降额。 25 °C 时的额定值并非模块在 60 °C 密封外壳内提供的额定值。

• 隔离是系统要求，而不是偏好。 独立模块成本较高，占用空间较大，请先解决后再比价。

• 密封和振动决定车辆安装。 振动、热循环和灰尘进入会在一次水事件发生之前杀死模块。

• 只有规格表才算数。 从数据表而不是营销摘要中确认输入范围、连续电流和保护阈值。

“非隔离”在实践中的实际含义

为什么非隔离模块共享接地路径？

在非隔离拓扑中，输入回路和输出回路在电气上是同一节点。开关级仍然会升高或降低电压，但没有变压器提供电流隔离。一个已发布的例子说明了这一点：12V/24V转5V非隔离防水降压转换器将其隔离类型列为“非隔离（共地）”，标称输入为12V/24V，直流输出为5V，最大连续输出电流为10A，转换效率大于90%，工作温度范围为-40°C至+85°C。由于没有障碍物，因此不需要变压器所需的爬电距离和间隙距离，并且电源路径中没有磁芯损耗，因此在相同功率水平下，占地面积更小，材料成本更低，效率更高。

该共享路径何时变得不安全？

三种情况反复出现。您的源可能位于相对于负载的反向或浮动参考，非隔离模块无法纠正。您的负载可能是测量前端，不得连接到电源总线——常见于仪表放大器、分流器和隔离传感器接口。或者您的系统可能需要断开两个设备在不同点连接的接地环路。

如果其中任何一个适用，请指定一个隔离模块。提供 隔离 DC-DC 转换器系列 了有用的比较：SD-350 仪器系列接受 19–36 VDC、36–72 VDC 或 72–144 VDC（具体取决于型号后缀），公布满负载时 30 ms 的保持时间，并指定 1.5 KVAC 输入到输出和 1.5 KVAC 输入到框架的耐压，隔离电阻为 500 Ω 时 100 MΩ。直流电压。这个障碍就是你所付出的代价。

您实际上获得了多少效率？

收益是真实的，但不应被夸大。中的非隔离降压模块 非隔离降压 DC-DC 系列 通常具有高于 90% 的转换效率，而类似功率范围内的隔离转换器则略低。这种差距很少决定采购——占地面积、成本以及是否需要隔离才是决定因素。

表 1：非隔离式与隔离式 DC-DC 转换器模块

非隔离模块是正确的选择

车辆、电池和移动系统

车辆电气系统是非隔离模块的经典之家，因为底盘已经是车上所有部件的共同参考。公布的范围反映了：12V至24V，1-50A，12V至48V，1-20A，高尔夫球车24V至48V，3-42A，电动汽车36V/48V至12V，3-100A，叉车24V至13.8V。升压-降压系列涵盖可能位于目标两侧的输入，包括 3-60A 时的 8-40V 至 12V 以及 2-30A 时的 9-40V 至 24V。

太阳能和电信直流母线降压

高压直流母线是第二个主要选择。 48V 至 24V 降压转换器的 额定电流为 3A 至 85A，具有 IP68 防水外壳，专为太阳能系统而设计， 72V 至 12V / 13.8V 系列的电流 范围为 5A 至 60A。电信案例具有启发意义：机架已经提供了通用参考，因此隔离方面节省的资金将转而计入外壳额定值。

工业 24V 总线为 5V 和 12V 控制电子设备供电

在控制柜内，24V 总线通常是 PLC 模块、传感器、继电器和指示器电路的单一参考电压，因此将其降压至 5V 或 12V 是教科书式的应用。涵盖 3A 至 60A 的 12V/24V 至 5V IP68 降压转换器，或涵盖 1.5A 至 100A 的 24V 至 12V 降压转换器，可以处理该任务；冗余属于电源层及其自身模块。

表 2：已发布的输入、输出和电流组合

决定零件编号的六个选择维度

您的总线实际提供什么输入范围？

从总线开始，而不是负载。标称 24V 系统不会处于 24V 电压 — 它会在充电期间上升，并在启动负载下下降，并且仅根据标称值指定的转换器会在错误的时刻停止工作。写下您的总线可以达到的最小值和最大值，然后选择一个公开的范围覆盖两端并留有余量的模块。

您需要多少输出调整范围？

有些负载接受固定导轨；其他人则想要一款可调节的产品，这样一个零件号就可以涵盖多种产品变体。尽早决定，因为这个选择会将整个家庭从候选名单中排除。高功率封闭式电源通常会提供连续调整窗口，而紧凑型降压模块则指定固定输出。该产品组合中的隔离式 SD-350 系列作为多电压仪表转换器发布，当相关硬件需要多个输出轨时，需要寻找这种模式。

您是否针对最坏的情况调整了电流大小？

参考温度下的连续电流是起点，而不是答案。参考发布的数据，增加启动浪涌裕量，然后应用模块实际温度的降额曲线。单独对待峰值额定值：连续额定值为 20A 的冗余模块仅可承载 30A 电流 5 秒。

是否存在符合您引用的效率的热路径？

引用超过 90% 的模块会将剩余部分转化为热量，并且热量必须离开外壳。在模块被灌封和密封的情况下，保护模块的外壳额定值也会吸收热量，因此降额曲线更重要，而不是更不重要。底盘安装形式仍然很受欢迎，因为底盘成为散热路径的一部分。

哪些保护功能是不可协商的？

确认过载和过热保护并验证实际阈值。隔离式 SD-350 仪器系列提供了一个可用的基准：额定输出功率的 105% 至 135% 时的过载保护，以及在温度下降时关闭输出并自动恢复的过温功能。公布的耐压为 1.5 KVAC 输入到输出和输入到框架，0.5 KVAC 输出到框架，500 VDC 时的隔离电阻为 100 MΩ。跳闸点必须位于负载的正常范围之外，但在其生存范围之内。

安装真正需要哪个外壳等级？

对于车辆、太阳能和户外电信工作，外壳防护等级通常决定购买。 IP68 防水防尘等级可立即保护设备免受湿气、灰尘进入和振动的影响，这对于行驶中的车辆或室外机柜来说至关重要。不要将模块额定值与其所在组件的额定值混淆：带有未密封电缆入口的密封外壳不会产生任何影响。

针对 24V 至 12V 工业负载确定模块尺寸

假设 24V 标称总线在充电期间达到 28V，并在负载下降至 20V，为 12V 电源轨供电，该电源轨在 200 毫秒内持续消耗 8A 电流，并具有 12A 浪涌电流。

步骤 1 — 确认输入窗口。 总线电压范围为 20V 至 28V。仅指定电压为 24V 的模块不合格；已发布的 完整 DC-DC 转换器系列 包括输入窗口涵盖的系列。

第 2 步 — 转换为功率，并留有余量。 在 12V 和 8A 下，稳定负载为 96W。添加 20% 的老化和测量容差工程余量，大约为 115W。

步骤 3 — 单独检查电流。 稳定电流为 8A，浪涌电流为 12A。两者内部均装有覆盖 1.5A 至 100A 的 24V 至 12V 降压转换器，但需根据数据表确认浪涌持续时间。

步骤 4 — 应用热降额。 建立机柜环境，然后读取那里的降额曲线。如果曲线在您的环境下将额定值降低 30%，则降低的数字就是您的起点。

第 5 步 — 最后解决隔离问题。 如果负载需要自己的基准，请指定隔离模块，例如具有 1.5 KVAC 输入到输出耐压的 SD-350 系列。如果不是，则继续处理非隔离部分。

仅作为说明性方法；不是 SMUN 产品规格。

安装和保护陷阱

输入接线尺寸过小。 在高电流下将 48V 降压至 13.8V 的转换器在其输入范围的低端会产生看似巨大的输入电流。根据最坏情况输入电流确定导体尺寸，而不是标称值。

忽略返回路径。 在非隔离设计中，回路是共享的，因此该路径中的任何电阻都会出现在两个电路中。正确粘合回程，而不是依赖底盘接头。

将密封模块安装在热表面上。 密封使电子设备与底盘以及环境隔离。如果设备必须密封且安装在底盘上，请通过实际安装布置验证降额。

假设冗余是免费的。 冗余是一个单独的组件。采用 12V、24V 或 48V DC 运行的专用 20A DIN 导轨冗余模块支持 1+1 和 N+1 配置，并且必须明确对其进行预算，而不是从转换器中假设。

结论

当您的负载与电源共享参考时，非隔离式 DC-DC 转换器模块是正确且经济的解决方案。工程案例很简单：共享接地、无变压器屏障、占地面积更小、成本更低，并且转换效率通常高于 90%。

只要您正确指定，商业案例也同样简单。从总线获取输入范围，确定最坏情况下的电流大小，读取真实机柜环境下的降额曲线，并根据负载包络确认保护阈值。如果应用程序需要真正的隔离，请接受隔离模块是正确的部分。

在发出询问之前，请确认总线最小值和最大值，将负载转换为有余量的功率，对照公布的峰值额定值检查浪涌电流，读取您环境下的降额曲线，并确定您的负载是否可以共享接地。

常问问题

问：什么是非隔离DC-DC转换模块？

答：直流-直流转换器，其输入和输出共用一个接地，没有变压器提供电流隔离。 12V/24V 至 5V 非隔离防水降压转换器将其隔离类型声明为“非隔离（共地）”，并以高达 10A 的连续电流提供 5V 直流电压，效率高于 90%。

问：什么时候必须选择隔离转换器？

答：当负载需要与源分开的参考时：测量前端、隔离传感器接口、需要断开接地环路的系统，以及源和负载接地处于不同电位的任何应用。如果不适用，非隔离模块通常会在占用空间和成本方面胜出。

问：如何正确调整电流额定值？

答：从连续输出电流开始，增加启动浪涌裕度，然后应用适合外壳环境温度的降额曲线。峰值数据是有时间限制的 - 20A 连续可能意味着 30A 仅持续 5 秒 - 因此将连续和峰值视为单独的约束。

问：更高的效率等级是否意味着我可以忽略热设计？

答：不会。即使超过 90% 的模块也会将剩余部分转化为热量，而保护电子设备的密封外壳也会捕获这些热量。实际机柜环境下的降额曲线决定了模块可以提供的功能。

问：对于车辆或室外使用，我应该指定什么外壳等级？

答：IP68 防水防尘外壳常见于车辆、太阳能和室外电信安装，因为它们可以立即保护设备免受湿气、灰尘进入和振动。还要确认连接方法：带有未密封电缆入口的密封外壳无法达到所声称的额定值。