Polscy producenci i dystrybutorzy przetwornic DC-DC małej mocy

Jednocześnie rosną wymagania dotyczące jakości dostarczanych napięć, sprawności konwersji i miejsca, które można przeznaczyć w obudowie na zasilacz. Ponadto coraz mniej firm chce samodzielnie konstruować systemy zasilające, gdyż taniej i szybciej jest skorzystać z dostępnych na rynku zasilaczy katalogowych - nie istnieje wtedy ryzyko związane z tworzeniem nowego projektu układu zasilającego. Wszystko to sprawia, że tworzy się sprzyjający klimat do rozwoju rynku modułowych przetwornic, które dla konstruktorów stały się, niczym klocki lego, elementarnymi podzespołami zasilającymi.

Zasilacze modułowe są obecne na rynku od wielu lat, jednak zauważalny wzrost zainteresowania tymi komponentami wiąże się z upowszechnieniem architektury rozproszonych systemów zasilania. Zmiany w koncepcji dostarczania energii wywołał trend obniżania napięcia zasilania szybkich systemów cyfrowych.

Standardowa wartość 5V szybko zaczęła przeszkadzać w zwiększaniu gęstości upakowania układów i wzroście ich szybkości przetwarzania, więc została obniżona do 3,3V, potem do 2,7V, a obecnie najszybsze cyfrowe układy scalone zasilane są napięciem zbliżonym do 1,5V. Równocześnie w ramach jednego urządzenia cyfrowego konieczne było stosowanie układów zasilanych różnymi napięciami, co wynikało z możliwości komunikacji ze światem zewnętrznym oraz zapewnienia łączności pomiędzy poszczególnymi blokami logicznymi i modułami o różnej złożoności. Ponieważ w praktyce nigdy nie daje się zapewnić zasilania całego urządzenia napięciem o jednej wartości, tradycyjna architektura z scentralizowanym zasilaczem przestała być wygodna.

Drugim problemem technicznym stał się wzrost prądu pobieranego przez układy cyfrowe. Obniżanie napięcia zasilania wywołało automatyczny wzrost natężenia, które dla najbardziej złożonych układów scalonych sięga kilkudziesięciu, a nawet stu amper.

Tak dużych wartości nie da się przesłać za pomocą długich i cienkich ścieżek miedzi na laminacie, dlatego architektura zasilania rozproszonego, w której zasilacz umieszczony jest w bezpośrednim sąsiedztwie zasilanego obwodu, jest jedynym sensownym wyjściem. Im mniejsze napięcie zasilania tym 5-procentowa tolerancja dopuszczalnych wahań wyrażona w woltach jest również mniejsza, a więc spadki napięcia na ścieżkach, przerzuty, tętnienia i zakłócenia nakładające się na zasilanie, są coraz groźniejsze.

Oznacza to, że zapewnienie prawidłowego napięcia zasilania dla układów, w których pobór prądu zmienia się dynamicznie w zależności od aktualnego obciążenia, uwzględniającego spadki napięcia na ścieżkach, złączach i przewodach, staje się skomplikowanym zagadnieniem technicznym.

Architektura rozproszonych systemów zasilania nie została wymyślona przez elektroników, gdyż w analogiczny sposób od wielu lat działa cały system energetyczny z liniami przesyłowymi i transformatorami dopasowującymi napięcie do lokalnych uwarunkowań. Dlatego przełomowym momentem dla rynku przetwornic DC-DC małej mocy było wykrystalizowanie się dwóch standardów systemów zasilających – POLA i DOSA.

Obie koncepcje ujednoliciły parametry elektryczne konwerterów i zdefiniowały ich konstrukcję mechaniczną, co pozwoliło wejść na rynek wielu producentom, także tym dalekowschodnim. Dostępność wielu źródeł zaopatrzenia przekonała do korzystania z modułowych przetwornic DC-DC wielu konstruktorów, którzy przestali obawiać się kłopotliwego związania z jednym producentem i stała się czynnikiem przyspieszającym wzrost rynku. Oprócz omówionych zastosowań, przetwornice są też dobrym narzędziem do zapewnienia zasilania w nietypowych sytuacjach.

Dotyczy to na przykład sytuacji, gdy należy zapewnić separację galwaniczną obwodu wejściowego, zasilić wyższym napięciem czujnik lub moduł nadajnika komunikacyjnego. Wysokie parametry techniczne i użytkowe tych konwerterów powodują, że dzisiaj łatwiej i lepiej jest dopasować konstruowany układ do współpracy z gotowym modułem, niż męczyć się z własnym projektem zasilacza. Wymierny zysk ekonomiczny z użycia własnego rozwiązania pojawia się dopiero przy produkcji wielkoseryjnej, co w warunkach krajowych nie jest zbyt częste.

Czy potrzebujesz wersji specjalizowanej?

Modułowa przetwornica DC-DC jest z założenia produktem uniwersalnym, ale na rynku dostępne są również produkty, które zostały ukierunkowane na konkretne aplikacje – np. w medycynie lub zastosowania w wojsku, przemyśle motoryzacji lub telekomunikacji. Podział ten wynika zarówno ze specyfikacji technicznej oraz z odpowiednich certyfikatów.

Przykładowo konwertery przeznaczone do pracy w urządzeniach telekomunikacyjnych dostosowane są do zasilania napięciem -48V, wersje wojskowe spełniają normy militarne, te przeznaczone dla medycyny charakteryzują się wysoką jakością izolacji galwanicznej, natomiast wersje przemysłowe pozwalają na pracę w szerokim zakresie temperatur. Wraz z przeznaczeniem zmieniają się obudowy i stopień odporności na wpływ środowiska, zabezpieczenia i podobne funkcje użytkowe.

Liczba parametrów określających właściwości konwerterów modułowych jest dość duża, co przekłada się na dużą liczbę pozycji w katalogach producentów. Warto zatem sprecyzować swoje wymagania dokładniej, nie tylko pod kątem poziomów napięć i mocy.