Продукция PICO Electronics: военное качество для мирных задач

PICO Electronics — американский производитель трансформаторов, индуктивностей, корректоров коэффициента мощно-сти, AC/DC- и DC/DC-преобразователей — известна на рынке прежде всего как поставщик качественных компонентов для военного и высоконадежного применения. Отличительной особенностью компании является высокая долгосрочная надежность изделий, достигаемая применением высококачественных материалов, использованием современных технологий изготовления, контролем качества на всех этапах, включая проектирование, производство и испытания. Перечень выпускаемой PICO Electronics продукции содержит несколько тысяч наименований.

Среди устройств, которые могут заинтересовать потребителей, прежде всего стоит отметить низкопрофильные и высоковольтные DC/DC-преобразователи с выходным напряжением до 10 кВ для традиционного и поверхностного монтажа, мощные DC/DC-преобразователи для промышленного и военного применения (до 400 Вт), высококачественные катушки индуктивности и трансформаторы, изолированные AC/DC-источники питания для различных задач, корректоры коэффициента мощности.

Низкопрофильные трансформаторы и индуктивности для поверхностного и сквозного монтажа

Различная промышленно выпускаемая электронная продукция, а также специализированные компоненты военного применения содержат узлы и модули с электромагнитными устройствами, в первую очередь трансформаторами. В большинстве случаев именно от трансформаторов зависит устойчивая работа в различных климатических условиях, надежность и точность. Поэтому к их изготовлению и качеству используемых материалов предъявляются специальные жесткие технические требования, позволяющие обеспечить надежную эксплуатацию. Трансформаторы и индуктивности компании PICO Electronics способны работать в экстремальных условиях окружающей среды (высоких температурах и т. д.) без ухудшения электрических и механических характеристик:

• трансформаторы (2 Ом…250 кОм; 20 Гц…250 кГц; до 3 Вт);
• малогабаритные входные аудиотрансформаторы (2 Ом…250 кОм; 20 Гц…250 кГц; до 3 Вт);
• ультраминиатюрные трансформаторы (0,375–150 Вт) с номинальной частотой 400 Гц;
• ультраминиатюрные импульсные трансформаторы;
• трансформаторы для DC/DC-преобразователей (входные напряжения — 5, 12, 24, 48 В; выходные напряжения до 300 В постоянного тока);
• телекоммуникационные трансформаторы;
• трансформаторы с военной приемкой (стандарт MIL-PRF-21038/27).

Аудиотрансформаторы PICO Electronics могут использоваться в профессиональных студиях звукозаписи, в радиопередающих станциях, а также в измерительных усилителях и отличаются высоким коэффициентом трансформации и плоской АЧХ на всем диапазоне от 30 Гц до15 кГц. Беззазорная слоистая конструкция обеспечивает широкую полосу пропускания и низкое значение искажений (не более 1%), а использование двух магнитных экранов уменьшает уровень наводок. Ультраминиатюрные трансформаторы с номинальной рабочей частотой 400 Гц позиционируются для использования в источниках питания военной аппаратуры. Они имеют самые различные сочетания напряжений и токов обмоток, но толь-ко два напряжения первичных обмоток на частоте 400 Гц: 26 и 115 В (для бортового питания).

Импульсные трансформаторы с ферромагнитным сердечником используются для преобразования импульсов электрического тока или напряжения и находят применение в радиолокации, импульсной радиосвязи, автоматике и вычислительной технике, например для согласования источника импульсов с нагрузкой, разделения электрических цепей по постоянному току, сложения сигналов, поджигания газоразрядных ламп и т. д. Основное требование, предъявляемое к данным устройствам, — передача импульса с минимальными искажениями формы. Для этого необходимо, чтобы межвитковые емкости обмоток и индуктивность рассеяния трансформатора были минимальными. Уменьшение межвитковых емкостей достигается применением сердечников малых размеров, соответствующей намоткой и взаимным расположением обмоток, а также уменьшением числа витков. Межвитковая емкость импульсных трансформаторов компании PICO Electronics не превышает 45 пФ (для ряда моделей — не более 12 пФ). Трансформаторы для DC/DC-преобразователей с выходной мощностью до 40 Вт используют стандартный ряд входных напряжений 5, 12, 24 и 48 В. Серии телекоммуникационных трансформаторов соответствуют требованиям военного стандарта MIL-STD-1553 и демонстрируют превосходные рабочие характеристики. Они обеспечивают ослабление уровня синфазного сигнала 45 дБ на частоте 1 МГц; входной импеданс при этом более 3 кОм на диапазоне частот от 75 кГц до 1 МГц, а потери не превышают 20%. Исключительная достоверность повторения формы сигнала достигается малым временем фронта и спада сигнала (менее 100 нс).

Отличительные особенности изделий:

• соответствие требованиям стандарта MIL-PRF-27;
• максимальные искажения не более 5% (на частоте 1,3 кГц);
• диэлектрическая прочность (все компоненты тестируются рабочим напряжением не менее 200 В);
• сопротивление изоляции более 10 000 МОм;
• малый вес и габариты;
• превосходная стабильность характеристик на всем диапазоне рабочих температур (–55…+130 °С);
• пригодность выводов к пайке соответствует требованиям стандарта MIL-STD-202;
• 100%-ное тестирование на воздействие жестких условий окружающей среды согласно стандарту MIL-STD-202 (метод 107);
• доступны компоненты с магнитным экранированием (5 различных вариантов);
• дополнительные опции — возможность электростатического экранирования компонентов;
• высокая повторяемость характеристик изделий;
• возможность изготовления компонентов в соответствии с требованиями потребителя.

Различное импульсное электрооборудование может генерировать помехи во время работы ключевых элементов (транзисторов, тиристоров, симисторов и т. д.). Планарные индуктивности PICO Electronics хорошо подходят для устранения данного эффекта и могут с успехом использоваться в импульсных преобразователях, источниках питания и в других устройствах, где важно подавление паразитного электромагнитного шума. При производстве катушек испольуются собственные технологии, позволяющие избежать перекрестных связей при намотке и добиться максимальной эффективности экранирования. Помимо обычных катушек, компания PICO Electronics предлагает объединенные в одном корпусе катушки с различными значениями индуктивности. Данные компоненты предназначены для разработки DC/DC-преобразователей с несколькими выходами. Использование данной конструкции позволяет уменьшить габаритные размеры. Среди прочих характеристик стоит отметить высокую стабильность значений индуктивности на всем диапазоне рабочих температур, что позволяет применять данные компоненты в высоконадежных изделиях:

• низкопрофильные силовые катушки индуктивности (5 мкГн…5 мГн, до 28,4 А);
• миниатюрные силовые катушки индуктивности (10 мкГн…20 мГн, до 5,4 А);
• дроссели подавления электромагнитных помех (50 мкГн…20 мГн, до 9,9 А);
• силовые катушки индуктивности (25 мкГн…10 мГн, до 28 А) для сквозного монтажа;
• миниатюрные силовые катушки индуктивности (соответствие требованиям стандарта MIL-PRF-27/356; 10 мкГн…20 мГн; до 5,4 А) для сквозного монтажа;
• миниатюрные силовые катушки индуктивности в экранированном корпусном исполнении (15 мкГн…100 мГн; до 10 А) для сквозного монтажа;
• дроссели подавления электромагнитных помех (75 мкГн…12 мГн, до 5 А) для сквозного монтажа;
• высококачественные миниатюрные дроссели (100 мкГн…10 Гн) для сквозного монтажа.

Отличительные особенности изделий:

• соответствие требованиям стандарта MIL-PRF-27;
• диэлектрическая прочность (все компоненты тестируются рабочим напряжением не менее 1500 В);
• погрешность намотки ±1%;
• максимальная рабочая температура +130 °С;
• минимально возможные габариты;
• использование запатентованного высокочастотного сердечника для уменьшения уровня потерь;
• использование секционированной намотки;
• большой выбор моделей;
• магнитное экранирование всех компонентов;
• высокая стабильность значений индуктивности на всем диапазоне рабочих температур;
• наличие изделий с нестандартным значением индуктивностей (на 10% превышающих значения стандартного ряда);
• высокие значения рабочих токов.

Низкопрофильные DC/DC-преобразователи для поверхностного и сквозного монтажа

DC/DC-преобразователи компании PICO Electronics можно условно разделить на несколько групп в зависимости от диапазона входных напряжений и возможности регулировки выходного напряжения. В настоящее время на рынке доступны модели с одним или двумя значениями выходных напряжений:

• DC/DC-преобразователи с фиксированным выходным напряжением (мощность 0,75–7 Вт, выходное напряжение до 10 кВ постоянного тока);
• DC/DC-преобразователи с регулируемым выходным напряжением;
• DC/DC-преобразователи с военной прием-кой;
• DC/DC-преобразователи с широким диапазоном входных напряжений.

Данные устройства обладают рядом ключевых особенностей, к которым относятся: компактность, надежность, широкий диапазон рабочих температур, подстройка выходного напряжения, высокая стабильность рабочих характеристик (табл. 1). Это позволяет организовать питание электронных устройств самого разнообразного назначения оптимальным образом. DC/DC-преобразователи с фиксированным выходным напряжением изготавливаются в ультраминиатюрных герметичных корпусах и способны стабильно функционировать в диапазоне рабочих температур –25…+70 °C. Высокое значение КПД позволяет применять модули без внешней системы отвода тепла.

Преобразователи данных серий отличаются малым собственным потреблением, поэтому могут с успехом применяться в устройствах с батарейным питанием. Некоторые модели содержат встроенные конденсаторы, уменьшая тем самым требуемое место на печатной плате и упрощая разработку. По желанию заказчика преобразователи могут быть выполнены в соответствии с требованиями стандарта MIL-STD-883 (военная приемка) и для расширенного диапазона рабочих температур (–25…+85 °C).

Серии низкопрофильных высоковольтных преобразователей AV, SMV, SA, AVR, HVP, VV и SVV содержат более 300 различных моделей c выходным напряжением до 10 кВ постоянного тока и малым уровнем пульсаций. Большая часть компонентов высоковольтных серий обладает встроенной защитой от бросков напряжений, перегрузки по току и перегрева. Данные преобразователи могут успешно использоваться в устройствах отклонения электронных лучей, фотоэлектронных умножителях и других применениях, где необходим высоковольтный изолированный источник питания. Регулируемые преобразователи отличаются высокой стабильностью выходного напряжения (независимо от на-грузки ±0,2% для моделей с одним выходом и ±0,4% для сдвоенных).

Преобразователи серий M, MV и MR предназначены для военных применений, соответствуют требованиям стандарта MIL-STD-883 и могут работать в расширенном диапазоне рабочих температур –55…+85 °C. Высоконадежные преобразователи с расширенным диапазоном входных напряжений (например, 5–60 В, 70–170 В) имеют гальваническую изоляцию вход/выход 1500 В постоянного тока и КПД более 80%.

Отличительные особенности устройств:

• использование высоконадежных герметичных корпусов;
• входное напряжение 5, 12, 15, 24, 28 или 48 В;
• наличие изоляции вход/выход;
• сопротивление изоляции более 100 МОм при напряжении от 500 В постоянного тока;
• диапазон рабочих частот 20–40 кГц;
• наличие защиты от короткого замыкания.

Мощные DC/DC-преобразователи для промышленного и военного применения

Высоковольтные DC/DC-преобразователи с изолированным выходом отличаются широким диапазоном входных напряжений, точной регулировкой выходного напряжения и малым уровнем пульсаций на выходе (табл. 2, 3). Безопасное функционирование обеспечивается наличием встроенных защит от перегрева, перегрузки по току, пониженного и повышенного входного напряжения, короткого замыкания на выходе. Ряд других ключевых особенностей (возможность удаленного включения/отключения, наличие встроенного источника опорного напряжения и отсутствие оптической развязки) позволяет использовать данные преобразователи в аппаратуре АСУ ТП, тестовом и телекоммуникационном оборудовании и в других промышленных и военных устройствах. DC/DC-преобразователи с фиксированной рабочей частотой 100 кГц имеют функцию параллельного соединения модулей, полезную при построении мощных источников питания.

Мощные преобразователи с военной приемкой имеют расширенный диапазон входных напряжений и один либо два регулируемых выхода. Все компоненты, входящие в состав преобразователей, тестируются на соответствие стандартам: трансформаторы — MIL-PRF-27; конденсаторы — MIL-C 55365/4, MIL-C 39003/03, MIL-C 20/27E и MIL-C 39014/05; резисторы — MIL-R-39017и MIL-R-22097. Герметичность корпуса проверяется по стандарту MIL-STD-883. Данные преобразователи не требуют установки внешних компонентов, позволяя тем самым экономить место на печатной плате.

Отличительные особенности изделий:

• высокий КПД (до 90%);
• малый уровень выходного шума;• малые габаритные размеры;
• электрическая прочность изоляции вход/выход 2500 В;
• герметичный корпус;
• два изолированных выхода;
• наличие встроенных защит от короткого замыкания, перегрева, повышенных и пониженных входных напряжений;
• отсутствие необходимости во внешних компонентах;
• возможность дистанционного включения-выключения;
• фиксированная рабочая частота 100 кГц;
• диапазон рабочих температур –55…+85 °C.

Кроме того, практически у всех моделей есть ряд полезных при эксплуатации функций.

Подстройка значений выходного напряжения

У большинства моделей существует возможность дополнительной регулировки значений выходного напряжения на ±5 или ±10% при помощи резистора, помещаемого между выводами Trim, Trim Up и Trim Down (рис. 1).

Рис. 1. Подстройка значений выходного напряжения при помощи внешнего резистора

Это обеспечивает получение нестандартных выходных напряжений. Типовые значения сопротивлений представлены в таблице 4. Для быстрой подборки требуемого резистора рекомендуется использовать многооборотные потенциометры, а сам регулировочный резистор располагать как можно ближе к выводам преобразователя для уменьшения влияния на результат паразитной индуктивности.

Параллельное включение преобразователей

DC/DC-преобразователи PICO Electronics имеют функцию параллельного включения. Параллельное включение модулей применяется для увеличения выходной мощности. В случае построения систем с резервным источником питания требуется применять диоды Шоттки, как показано на рис. 2. Модули с данной функцией отличаются наличием префикса P в наименовании, например PA5SP, PB5SP, PC5SP, PD5SP.

Рис. 2. Параллельное подключение DC/DCпреобразователей

Дистанционное включение/отключение преобразователей

При помощи вывода Shutdown осуществляется дистанционное включение/отключение преобразователей (рис. 3). Эта функция полезна в устройствах с резервным питанием либо при необходимости определенной последовательности включения модулей.

Рис. 3. Дистанционное управление преобразователями

Защита от перегрузки

Каждый DC/DC-преобразователь имеет встроенную защиту от перегрузки по току (10–20% выше максимального значения).

AC/DC-преобразователи

Изолированные AC/DC-преобразователи рекомендуются для ответственных применений в жестких условиях эксплуатации (табл. 5). Универсальный входной диапазон (85–265 В переменного тока, 47–440 Гц), изолированные выходные напряжения 3,3–48 В, мощность до 300 Вт — все эти характеристики подходят для оптимального решения большинства задач организации питания.

Все компоненты имеют защиту от дли-тельного короткого замыкания, не требуют установки внешних конденсаторов, внешнего теплоотвода и способны надежно функционировать при температурах –25…+70 °C без ухудшения электрических характеристик.

Особо стоит отметить серию AC1 со встроенным корректором коэффициента мощности. Полностью герметичные модули способны работать в жестких условиях окружающей среды, имеют ККМ 0,99 и значительно экономят требуемое на печатной плате место. Уровень выходного шума не превышает для различных моделей 5%.Отличительные особенности устройств:

• температурный коэффициент выходного напряжения не более 0,02%/°C;
• частота преобразования 40–800 кГц;
• электрическая прочность изоляции 100 МОм при напряжении 1200 В;
• нестабильность выходного напряжения не более ±1%;
• малый уровень выходного шума;
• наличие дополнительного экранирования.

Корректоры коэффициента мощности

Необходимость соблюдения международных стандартов, определяющих ограничения по максимуму коэффициента гармонических искажений для устройств с питанием от сети, означает, что применение технологии корректировки коэффициента мощности является ключевым аспектом для разработчиков источников питания (табл. 6). Модули ККМ PICO Electronics отличаются универсальным входным диапазоном 85–265 В переменного тока и соответствуют требованиям стандарта IEC 1000-3-2 по коэффициенту нелинейных искажений. Модули серий UAC, UACHV и AC1, помимо корректора, содержат AC/DC-преобразователи. Серии LPHA-1 (250 Вт) и PHA-1 (500 Вт) позиционируются для совместной работы с высоковольтными DC/DC-преобразователями серий LPD, PD и HPD компании PICO Electronics. Совместное использование данных компонентов позволяет получить напряжение питания в диапазоне 3,3–350 В для решения различных задач.

Отличительные особенности устройств:

• соответствие требованиям стандарта EN/IEC 61000-3-2;
• коэффициент коррекции мощности 0,99 (при нагрузке 50–100%);
• электрическая прочность изоляции 100 МОм при напряжении 1200 В;
• нестабильность выходного напряжения не более ±1%;
• малый уровень выходного шума;
• наличие дополнительного экранирования;
• КПД не менее 90%.

Заключение

Продукция известных производителей электронных компонентов, доступная в настоящее время на рынке, имеет широкую номенклатуру, зачастую схожие рабочие характеристики и традиционно высокое качество. Поэтому при выборе требуемой элементной базы разработчики вынуждены обращать внимание на преимущества использования того или иного компонента, а также на наличие нестандартных комплектующих, подходящих для решения конкретных задач.

К конкурентным преимуществам продукции компании PICO Electronics относятся, во-первых, широкий спектр продукции, позволяющий потребителям подобрать компоненты для решения практически любых задач. Во-вторых, высокое качество и долговременная надежность изделий, подтверждаемая высоким спросом на компоненты при разработке различного военного оборудования. В-третьих, что немаловажно, ориентация компании на производство компонентов для использования в жестких условиях окружающей среды. Ну и, наконец, наличие продукции, не имеющей аналогов либо с редко встречающимися рабочими параметрами. Среди таких устройств в первую очередь следует отметить высоковольтные DC/DC-преобразователи с выходным напряжением (до 10 кВ), в несколько раз превышающим значения традиционных модулей (ближайшие аналоги от компании Traco имеют выходное напряжение до 2 кВ). Также производителей электроники может заинтересовать возможность применения DC/DC-модулей с высоковольтным входом (100–180 либо 200–380 В). Кроме того, большой интерес представляют трехфазные ККМ с выходной мощностью до 2 кВт.

Рис. 4. Типовая схема электропитания

На рис. 4 приведена упрощенная типовая схема электропитания и основные виды компонентов, выпускаемые PICO Electronics.