Силовая электроника №3'2011

DC/DC-преобразователи SynQor для телекоммуникационных приложений

Никитин Михаил


В статье предложены способы по организации систем электропитания телекоммуникационного оборудования с применением функционально завершенных модулей гальванически изолированных DC/DC-преобразователей и POL (Point_Of_Load) регуляторов, а также приведены основные технические характеристики изделий групп PowerQor, BusQor, DualQor, iQor, NiQor компании SynQor. Дополнительно автором рассмотрены вопросы, связанные с проектированием системы электропитания телекоммуникационных модулей на основе архитектуры с промежуточной шиной (IBA).

Разработчики телекоммуникационных модулей и блоков нередко сталкиваются со сложностями проектирования системы электропитания, связанными, с одной стороны, с жесткими требованиями к качеству аппаратуры электропитания, а другой — с ее ценой. Для решения подобных задач компания SynQor предлагает воспользоваться широкой номенклатурой своих изделий, спроектированных для применения в области телекоммуникаций и обеспечивающих оптимальное сочетание «цена – качество».

Особенности схемотехнической реализации DC/DC-преобразователей SynQor

В большинстве гальванически изолированных DC/DC-преобразователей компании SynQor применяется двойное преобразование входного напряжения. Оно реализовано следующим образом (рис. 1): сначала входное напряжение подается на встроенный LC-фильтр питания, обеспечивающий устойчивую работу DC/DC-преобразователя при наличии помех в питающей сети, затем входное напряжение понижается до некоторого базисного уровня в первичном преобразователе, а после этого оно повышается или понижается (в соответствии с уровнем выходного напряжения) во вторичном преобразователе с гальванической изоляцией [1].

 Обобщенная структурная схема гальванически изолированного DC/DC-преобразователя SynQor

Рис. 1. Обобщенная структурная схема гальванически изолированного DC/DC-преобразователя SynQor

Регулируемые гальванически изолированные DC/DC-преобразователи SynQor содержат цепи обратной связи с оптической развязкой, обеспечивающие возможность коррекции выходного напряжения. Отдельно следует отметить замену диодов Шоттки, применяемых в большинстве аналогичных изделий, доступных в России, на МОП-транзисторы с низким внутренним сопротивлением открытого канала.

Благодаря примененным схемотехническим решениям изделия компании SynQor обладают множеством преимуществ. Это:

  • высокий КПД (до 97%);
  • исключительная точность стабилизации выходного напряжения (нестабильность в пределах ±1–1,5%);
  • высокое сопротивление изоляции (не менее 30 МОм) и напряжение пробоя между входом и выходом (более 2 кВ постоянного тока);
  • защита от превышения входного напряжения и короткого замыкания в выходной цепи;
  • защита от перегрева;
  • устойчивая работа в широком диапазоне температур (–40... +100 °С);
  • возможность удаленного включения/выключения путем подачи сигнала уровня ТТЛ;
  • возможность внешней синхронизации для параллельного подключения к нагрузке нескольких DC/DC-преобразователей и пр. [1].

Мощные DC/DC-преобразователи групп PowerQor и DualQor

В группу PowerQor входят гальванически изолированные DC/DC-преобразователи с высокой и средней выходной мощностью (рис. 2). Все изделия группы PowerQor рассчитаны на применение в телекоммуникационном оборудовании и обеспечивают устойчивую работу при входных напряжениях 24/48 В. При этом они имеют фиксированную частоту преобразования (200–300 кГц), гарантируют низкую величину пульсаций (менее 1%) и позволяют пользователю регулировать величину выходного напряжения как в меньшую (до 50%), так и в большую (до 10%) стороны. Последнее достигается за счет применения двухступенчатой схемы преобразования напряжения [2].

 DC/DC-преобразователи группы PowerQor типового размера

Рис. 2. DC/DC-преобразователи группы PowerQor типового размера: а) Eighth Brick; б) Half Brick; в) Quarter Brick

Конструктивно изделия группы PowerQor имеют низкопрофильное бескорпусное исполнение со стандартными габаритами и типовым расположением выводных контактов (табл. 1), что очень важно при серийном производстве.

Таблица 1. Размеры DC/DC-преобразователей

Обозначение Размер, дюймы
Full Brick (FB) 4,6×2,4
Half Brick (HB) 2,3×2,4
Quarter Brick (QB) 1,45×2,3
Eighth Brick (EB) 0,9×2,3
Sixteen Brick (SB) 0,9×1,3

Также стоит отметить, что DC/DC-преобразователи PowerQor соответствуют требованиям EN60950-1:2006/A11:2009/A1:2010, UL 60950-1:2007, CAN/CSA C22.2 NO/ 60950-1:2007 и проходят выходной контроль на соответствие заявленным техническим характеристикам (табл. 2).

Таблица 2. Основные технические параметры DC/DC-преобразователей группы PowerQor

Серия Диапазон входного напряжения, В Выходное напряжение, В Максимальная выходная мощность2, Вт Частота преобразования, кГц Диапазон рабочих температур, °С КПД1 Примечание Тип корпуса
PQ24 18–36 1,8/3,3/5/12/15/28 45–600 300 –40...+100 87 Регулировка выходного напряжения; включение/выключение подачей ТТЛ-сигнала FB, QB
PQ30 18–60 3,3 66–100 225 90 QB, EB
PQ40 18–75 3,3/5/8/12/15 83–100 285 90 QB
PQ48 35–75 1,5/1,8/2/2,5/3,3/5/5,3/12/15 37–165 220 93 HB, QB
PQ60 35–75 1/1,2/1,5/1,65/1,8/2,5/3,3/5/12/15/18/24/26/28/40/48/50/52,5 30–728 300 94 HB, FB, QB, EB, SB
PQ65 40–75 18 100 290 92 QB
PQ55 38–55 53/54 275/400 300 95 HB
PQ50 44–52 5/7,3/9/12/18 99–660 220 93 HB, QB

Примечания. 1 — средняя величина типового КПД для отдельной серии; 2 — диапазон мощностей для различных моделей серии.

В группе DualQor представлены гальванически изолированные DC/DC-преобразователи (рис. 3), аналогичные по своим конструктивным параметрам и базовым схемным решениям изделиям группы PowerQor, с той только разницей, что они имеют два канала выходного напряжения (табл. 3) [2].

 DC/DC-преобразователь группы DualQor

Рис. 3. DC/DC-преобразователь группы DualQor

Таблица 3. Основные технические параметры DC/DC-преобразователей группы DualQor

Серия Диапазон входного напряжения, В Выходное напряжение, В Максимальная выходная мощность, Вт Частота преобразования, кГц Диапазон рабочих температур, °С КПД Примечание Тип корпуса
DQ6 (QGL) 35–75 3,3/1,2 68 260 –40... +100 87 Регулировка выходного напряжения; включение/выключение подачей ТТЛ-сигнала QB
3,3/1,5 73  
3,3/1,8 77 88
3,3/2,5 88  
5/3,3 100 89
DQ6 (QMA) 35–75 3,3/1,8 40 240 83
3,3/2,5   180 86
5/3,3 60 215 92
+12/–12   200 91
DQ6 (QKA) 35–75 2,4/1,2 20 285 85
5/3,3 40 215 90

DC/DC-преобразователи с высокой выходной мощностью могут иметь металлизированное основание (рис. 4) для крепления на пассивные элементы охлаждения. Использование специалистами компании SynQor металлизированного основания обусловлено снижением габаритов при сохранении величины выходной мощности. Применение подобных DC/DC-преобразователей, по мнению автора, обосновано лишь в случае отсутствия принудительной циркуляции воздушного потока в телекоммуникационном оборудовании или при существенном дефиците внутреннего пространства, во всех прочих случаях это приведет к росту себестоимости и массы конечного изделия.

 DC/DC-преобразователь группы PowerQor с металлизированным основанием

Рис. 4. DC/DC-преобразователь группы PowerQor с металлизированным основанием

Специализированные DC/DC-преобразователи SynQor и POL-регуляторы группы NiQor

DC/DC-преобразователи группы BusQor (рис. 5) предназначены для построения гальванически изолированных шин питания в приложениях с архитектурой IBA (Intermediate Bus Architecture). Они чаще всего используются совместно с большим числом преобразователей напряжения, которые не имеют гальванической изоляции выходных цепей (рис. 6) [1].

 DC/DC-преобразователь группы BusQor

Рис. 5. DC/DC-преобразователь группы BusQor

 Типовая схема конфигурации системы питания c IBA-структурой для телекоммуникационного модуля

Рис. 6. Типовая схема конфигурации системы питания c IBA-структурой
для телекоммуникационного модуля

Изделия BusQor работают по принципу импульсного трансформатора. При этом для серий BQ50/55 (табл. 4) применяется схема с одноступенчатым преобразованием входного напряжения, а для остальных — с двухступенчатым. По своему внешнему виду, конструктивному исполнению и соответствию стандартам безопасности изделия BusQor аналогичны PowerQor [3].

Таблица 4. Основные технические параметры DC/DC-преобразователей группы BusQor

Серия Диапазон входного напряжения, В Выходное напряжение, В Максимальная выходная мощность2, Вт Частота преобразования2, кГц Диапазон рабочих температур, °С КПД1 Тип корпуса
BQ55 35–75 9,6/12 22–662 119–200 –40...+100 97 QB, EB
SQ60 35–75 6/12 240–600 250 94 HB, QB, EB
BQ50 42–53 12 210–331 125 95 QB
BQ60 35–75 12 204–600 250 94 HB, QB

Примечание. 1 — средняя величина типового КПД для отдельной серии; 2 — диапазон для различных моделей серии.

DC/DC-преобразователи группы NiQor, в отличие от рассмотренных ранее, имеют ряд особенностей. Во-первых, они рассчитаны на небольшую величину входного напряжения (менее 16 В) и не имеют гальванической изоляции выходных цепей, во-вторых, обладают гораздо меньшими габаритами (33×13,5 и 50,8×14) и допускают три варианта установки: монтаж в отверстия (горизонтальная или вертикальная установка) и поверхностный монтаж (рис. 7) [2].

 DC/DC-преобразователи группы NiQor

Рис. 7. DC/DC-преобразователи группы NiQor

Особое место в номенклатуре изделий, которые выпускает компания SynQor, занимают DC/DC-преобразователи, в полном объеме поддерживающие спецификацию ATCA (Advanced Telecommunications Computing Architecture). Они объединены в группу iQor (рис. 8) и предназначены как для питания, так и для защиты телекоммуникационного оборудования от бросков тока и напряжения. DC/DC-преобразователи группы iQor оснащаются интерфейсом I2C для удаленного управления и контроля (опционально).

 DC/DC-преобразователь группы iQor

Рис. 8. DC/DC-преобразователь группы iQor

Перспективы дальнейшего развития компании SynQor

Компания SynQor, основанная в 1997 году в США, является признанным лидером в области разработки и производства источников питания средней и высокой мощности для телекоммуникационной, медицинской, промышленной, аэрокосмической и военной аппаратуры.

Номенклатура источников питания для применения в области телекоммуникаций постоянно расширяется. Так, готовятся к запуску в производство несколько моделей наиболее популярных серий группы PowerQor. При этом особое внимание SynQor уделяет развитию линейки продукции для систем питания с IBA-архитектурой, считая ее достаточно перспективной.

Параллельно с разработкой специалисты SynQor ведут работу по модернизации существующих изделий и оптимизации производственных издержек при неизменном сохранении высокой надежности и эффективности.

Литература

  1. Тузов А., Никитин М. Высокоэффективные DC/DC-преобразователи компании SynQor // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2010. № 6.
  2. Техническая документация по продукции [электронный ресурс] // SynQor — http://www.synqor.com/telecom/index.html
  3. Тузов А., Никитин М. Системы питания: с IBA или без? // Силовая электроника. 2010. № 5.
*  *  *

Другие статьи по этой теме


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2011_03_58.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

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