wersja mobilna
Online: 508 Środa, 2016.12.07

Technika

Nieizolowane konwertery DC-DC o dużej sprawności

wtorek, 27 maja 2014 11:11

Firma Mornsun to renomowany dalekowschodni producent konwerterów zasilających oraz dostawca kompleksowych rozwiązań istniejący na rynku od 1998 roku. Firma znana jest i ceniona na rynku światowym z wysokiej jakości produktów, co potwierdzają wszystkie liczące się certyfikaty i znaki akceptacji oraz współpraca z wieloma znanymi firmami automatyki przemysłowej jak GE, Siemens, Honeywell lub Emerson.

Rys. 1. Konwerter w obudowie szczelnej plastikowej

Jednym z najpopularniejszych produktów firmy są nieizolowane przetwornice DC-DC z serii K78. Stanowią one doskonały odpowiednik funkcjonalny popularnych stabilizatorów liniowych z serii 78xx, zapewniając wysoką sprawność, małe wymiary i dużą uniwersalność aplikacyjną.

Przy niedużych wymiarach i wysokiej sprawności, produkty te odgrywają istotą rolę w aplikacjach pracujących w kontroli procesów przemysłowych, energetyce, w aparaturze pomiarowej i wielu innych obszarach. Szeroki potencjał aplikacyjny tych produktów wiąże się przede wszystkim z ich znakomitą wydajnością, którą przetwornice K78 przewyższają nie tylko tradycyjne, liniowe stabilizatory napięcia, ale także wszelkie przetwornice oparte na rozwiązaniach budowanych na elementach dyskretnych.

Jednym z flagowych i reprezentatywnych produktów w tym obszarze jest moduł konwertera DC-DC K7805-500R2 o parametrach wyjściowych 5 V/0,5 A (tabela). Przetwornica jest zamknięta w miniaturowej obudowie typu SIP o wymiarach 11,5×10,2×7,6 mm i charakteryzuje się standardowym rozkładem wyprowadzeń, zgodnym ze stabilizatorem typu 7805. Układ może służyć jako przetwornica obniżająca lub odwracająca napięcie wejściowe, co poszerza obszar zastosowań.

Modułowa konstrukcja, niska emisja zaburzeń EMI

Tabela. Podstawowe parametry rodziny stabilizatorów

Zwarta modułowa obudowa pozwala na łatwą integrację konwertera w projekcie oraz ogranicza wielkość generowanych zaburzeń elektromagnetycznych w porównaniu z równoważnymi rozwiązaniami bazującymi na elementach dyskretnych i własnymi konstrukcjami.

Jest to efekt drobiazgowo sprawdzonej przez producenta i zoptymalizowanej konstrukcji, w której poświęcono wiele wysiłku, aby ograniczyć maksymalnie EMI, m.in. przez staranną separację obwodów mocy i sygnałowych. W efekcie K7805-500R2 odznacza się mniejszym poziomem generowanych zaburzeń EMI, w porównaniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami zasilacza.

Wysoka sprawność zapewnia mały wzrost temperatury

Sprawność konwertera K7805-500R2 sięga 94%, czyniąc ten produkt wiodącym w przemyśle pod tym względem. Pomimo niewielkich rozmiarów konwerter zapewnia równomierne rozprowadzanie ciepła na płytce i pozwala na szybkie rozchodzenie się ciepła poprzez żywicę. Ułatwia to oddawanie ciepła do otoczenia, co w rezultacie zapewnia znaczące obniżenie wzrostu temperatury na powierzchni obudowy, przedłużając żywotność. Według testów ewaluacyjnych współczynnik MTBF modułu osiąga 2 miliony godzin. Pod obciążeniem nominalnym, zanotowany najwyższy wzrost temperatury elementów wchodzących w skład przetwornicy kształtuje się na poziomie zaledwie 43°C (Ta=26°C).

Wysoka niezawodność

Rys. 2. Pomiar stopnia nagrzewania kamerą termowizyjną

Konwerter kierowany jest w stronę aplikacji profesjonalnych, w których zagadnienia związane z jakością są kluczowym kryterium przy wyborze danego rozwiązania. K7805-500R2 oferuje nie tylko obwody zabezpieczające wewnątrz modułu, ale już na etapie projektu zapewnia wysoką niezawodność.

Konwerter wyposażony jest wiele funkcji zabezpieczających, takich jak zabezpieczenie: przeciwzwarciowe, przeciążeniowe i termiczne. W przypadku zwarcia wyjścia, wewnętrzne komponenty układu chronią go przed uszkodzeniem metodą zmniejszania częstotliwości pracy, co zmniejsza prąd zwarcia do takiego poziomu, że pobór mocy ze źródła wynosi typowo poniżej 0,8 W. Zapewnia to wysoką i trwałą wydajność przy jednoczesnym braku negatywnego wpływu na właściwości rozruchowe i możliwość pracy z obciążeniem pojemnościowym. Układ elektryczny konwertera został dokładnie zoptymalizowany, zapewniając duże wzmocnienie w pętli sprzężenia zwrotnego i margines fazy. Gwarantuje to dobrą stabilizację i szybką odpowiedź dynamiczną.

Wysoką odporność środowiskową zapewnia szczelna obudowa, oferująca wysokie właściwości ochronne, takie jak odporność na kurz, wilgotność, ogień itd. w porównaniu z rozwiązaniami open-frame.

Firma Mornsun realizuje ponadto specjalny program zapewnienia niezawodności produktów, polegający na analizie usterek i materiałów oraz poddaje gotowe produkty kompletnym testom wydajnościowym. W rezultacie konwertery mogą pracować stabilnie przez długi czas w zakresie temperatur od -40°C do 71°C, a więc w znacznie szerszym zakresie niż tradycyjne stabilizatory liniowe serii 78XX.

Duże znaczenie przykładane jest także do ochrony ESD produktów. W przypadku produktów nieizolowanych najsłabszym ogniwem pod względem zdolności ochronnych na wyładowania ESD jest układ scalony sterownika. Dla produktów z serii K78 poziom ochrony ESD standardowo sięga ±4 kV, a dla niektórych wykonań sięga nawet ±6 kV.

Konwertery z serii K78XX znalazły zastosowanie w branżach takich jak: kontrola procesów przemysłowych, energetyka, górnictwo oraz w innych branżach cechujących się trudnymi warunkami środowiska. Tak szerokie zaufanie nie byłoby możliwe, gdyby nie zdolność producenta do utrzymania wskaźnika awaryjności na minimalnym poziomie - według statystyk w 2012 roku wskaźnik reklamacji klientów ukształtował się na poziomie mniejszym niż 100 ppm w 2012 roku.

Micros sp. j. W. Kędra i J. Lic
www.micros.com.pl