Силовая электроника №1'2011

DC/DC-преобразователи PowerLinePlus от компании RECOM для жестких условий эксплуатации

Никитин Михаил


В статье рассматриваются экономичные гальванически изолированные DC/DC-преобразователи компании RECOM серии PowerLine+ для жестких условий эксплуатации. Затрагиваются вопросы, связанные с конструктивными особенностями, базовыми схемотехническими решениями и особенностями эксплуатации.

Компания RECOM Electronics GmbH (RECOM) является крупнейшим производителем маломощных источников питания (AC/DC, DC/DC) для электронной аппаратуры, при этом их разработка и тестирование осуществляются в Австрии (Gmunden, Austria), а производство — в Азии (Kaohsiung, Taiwan). Продукция RECOM относится к средней ценовой категории и отличается от ближайших конкурентов более высоким качеством и надежностью. Потребителями данной продукции являются крупнейшие европейские производители промышленной и бортовой электроники, медицинского оборудования и транспорта.

RECOM была основана в 1974 г. и за время своего существования добилась больших успехов на мировом рынке источников питания. Развитие компании в последние годы неразрывно связано с увеличением инновационных проектов для ответственных применений. Так, несколько месяцев назад была представлена новая серия DC/DC-преобразователей PowerLinePlus для жестких условий эксплуатации (рис. 1).

 Внешний вид DC/DC-преобразователя серии PowerLine+

Рис. 1. Внешний вид DC/DC-преобразователя серии PowerLine+

При создании этой серии были применены революционные конструктивные решения и надежная элементная база, что позволило получить компактные DC/DC-преобразователи с высокими техническими характеристиками, которые приведены в таблице.

Таблица. Основные технические характеристики

Серия Диапазоны входного напряжения, В Выходное напряжение, В Выходная мощность, не более, Вт Напряжение пробоя постоянного тока, кВ Температурный диапазон эксплуатации*, °C КПД (тип.) Габариты, мм
RPP20 9–18 18–36 36–75 3,3/5/12/15/±12/±15/±24 20 2 –45...+94 0,9 40,6×25,4×11,7
RPP30 30 –45...+86 0,92 50,8×30,5×11,7
RPP40 18–36 36–75 3,3/5/12/15 40 3 –45...+75 0,92
RPP50 50 –45...+58 0,91

Примечание: * — при естественной конвекции и максимальной нагрузке

DC/DC-преобразователи серии PowerLinePlus (RPP-преобразователи) содержат встроенный фильтр EMI и обеспечивают полную защиту как внутренней схемы, так и выходных цепей. Полная защита обеспечивается за счет встроенных узлов контроля выходного и входного напряжений, оптической (для цепей обратной связи) и гальванической (силовые цепи) изоляции выходных цепей, а также за счет встроенного датчика перегрева.

Схемотехнические решения, использованные в разных моделях RPP-преобразователей, имеют некоторые различия. Так, модели с двумя выходными каналами напряжения включают импульсный трансформатор с двумя вторичными обмотками (рис. 2), а одноканальные с номинальными выходными напряжениями 3,3 и 5 В содержат, по сравнению с прочими, дополнительную схему стабилизации (рис. 3).

 Структурная схема RPP-преобразователя с двумя выходными каналами

Рис. 2. Структурная схема RPP-преобразователя с двумя выходными каналами


 Структурная схема RPP-преобразователя с низким выходным напряжением

Рис. 3. Структурная схема RPP-преобразователя с низким выходным напряжением

RPP-преобразователи используют фиксированную частоту преобразования 260 кГц±15%, при этом пульсации выходного напряжения не превышают 40–100 мВ для разных моделей. Точность стабилизации выходного напряжения составляет ±1,5%, а у некоторых моделей имеется возможность регулировки выходного напряжения в пределах ±10%. Все вышеуказанные технические характеристики обеспечиваются RPP-преобразователями при температуре корпуса –45…+120 °С. Следует отметить, что производитель гарантирует запуск при температуре –55 °С с незначительным изменением характеристик выходного напряжения [2].

Типовая схема включения RPP-преобразователей не требует использования внешних компонентов. Но при необходимости возможна установка одного конденсатора по входу RPP-преобразователя (если велика вероятность провалов входного напряжения) и по одному конденсатору емкостью 1 мкФ на каждый выходной канал (если требуется понизить уровень пульсаций выходного напряжения). Также производитель рекомендует установить плавкую вставку по входной цепи с двойным запасом по току, что несколько снизит общую расчетную надежность (это критично для необслуживаемых изделий).

Конструкция

RPP-преобразователи выполнены в полностью алюминиевых корпусах со стандартным расположением контактов (диаметр 1 мм) для установки на печатную плату и крепления на панель с помощью фланцев (суффикс — В).

При визуальном рассмотрении можно заметить одно существенное отличие от аналогичной продукции прочих производителей — это рифленая поверхность корпуса (верхняя сторона), которая существенно увеличивает площадь корпуса и выполняет роль радиатора. При этом масса RPP-преобразователей для крепления на печатную плату увеличивается незначительно, так, корпус для серии RPP20 весит не более 26 г, RPP30 — не более 34 г, а RPP40/RPP50 — не более 39 г [2].

Внутри корпуса преобразователь плотно прижат к металлической поверхности для обеспечения лучшего отвода тепла (рис. 4). Электрическая изоляция электронных компонентов от корпуса обеспечивается теплопроводным диэлектриком на основе силикона (UL94-V0).

 Внутренняя структура RPP-преобразователя

Рис. 4. Внутренняя структура RPP-преобразователя

Применение вышеуказанной компоновки корпуса и высокий КПД обеспечивают наработку на отказ более 2 млн ч при нормальных климатических условиях, также RPP-преобразователи устойчивы к воздействию синусоидальных вибраций 12 g в диапазоне частот 10–55 Гц. Тем не менее при постоянном воздействии вибраций рекомендуется дополнительная фиксация клеем.

Посадочное место для RPP-преобразователей не требует много места на поверхности печатной платы, но тем не менее желательно наличие небольших металлизированных областей для дополнительного отвода тепла с выводных электрических контактов.

Области применения

RPP-преобразователи относятся к среднему ценовому сегменту, так, стоимость одного ватта мощности в 2–2,5 раза ниже, чем у производителей Hi-Rel (High Reliability) продукции. Но в то же время RPP-преобразователи устойчиво ведут себя в расширенном температурном диапазоне, выдерживают значительные вибрации, требуют минимум внешних компонентов, имеют малые габариты и вес. Конечно, при детальном изучении можно установить, что отдельные их параметры немного не «дотягивают» до требований военной техники, но RPP-преобразователи идеальны для приложений с высокими техническими требованиями при небольшом бюджете. К таким приложениям можно отнести автомобильный и железнодорожный транспорт, гражданскую авиацию, морские и речные суда, промышленное оборудование.

Литература

  1. Some like at hot and cold [Electronic resource] // RECOM-Frankfurt. 2009. Mode of access: http://www.recom-international.com/news-detail-home/article/details/some-like-it-hot-and-cold.html?cHash=e1c5a98055c6a31d0115c05118ba985e
  2. PowerLinePlus 100% DC-DC Power. No derating // RECOM. 2010.
*  *  *

Другие статьи по этой теме


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2011_1_36.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо