Журнал "Новости Электроники", номер 15, 2008 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 15, 2008 год.Hi-Rel DC/DC-преобразователи и сетевые фильтры International RectifierЕвгений Звонарев (КОМПЭЛ) Компания International Rectifier (IR) ежегодно выпускает более 30000 Hi-Rel DC/DC-преобразователей для жестких условий эксплуатации, например, в буровых установках, в специальном промышленном оборудовании, в ответственных системах связи, медицинской технике и транспорте.

Hi-Rel DC/DC-пре­образователи IR подразделяются на несколько типов:

стандартные герметичные Hi-Rel DC/DC для военных, аэрокосмических и индустриальных приложений с жесткими условиями эксплуатации;высокотемпературные герметичные Hi-Rel DC/DC для эксплуатации при очень высоких температурах окружающей среды (до 185°С);радиационноустойчивые Hi-Rel DC/DC (Radiation Tolerant или Rad-Tolerant DC/DC) для работы при низких и средних уровнях радиации до 25...30 крад (krads);радиационностойкие Hi-Rel DC/DC (Radiation Hardened или Rad-Hard DC/DC) для использования при высоких уровнях радиации до 0,1...1 Мрад (Mrads);заказные Hi-Rel DC/DC по требованиям заказчика;сетевые фильтры Hi-Rel.

Многие Hi-Rel DC/DC-преобразователи International Rectifier имеют встроенные сетевые фильтры, но они выпускаются и отдельными приборами для конвертеров, не имеющих встроенных элементов защиты для подавления помех на входе.

Навигатор по сериям Hi-Rel DC/DC International Rectifier с основными параметрами и свойствами представлен в виде таблицы 1.

Таблица 1. Hi-Rel DC/DC-преобразователи International Rectifier
Выходная мощность, Вт Герметичные Hi-Rel DC/DC
(High Reliability Hermetic) Радиационноустойчивые
Hi-Rel DC/DC
(Rad-Tolerant,
25...30 krads,
37...60 MeV) Радиационностойкие
Hi-Rel
DC/DC (Rad-Hard,
0,1...1Mrads,
37...82 MeV) 1
выход 2
выхода 3
выхода 1
выход 2
выхода 3
выхода 1
выход 2
выхода 3
выхода 5 ASA - ASA - - - AMA AMA - ARA ARA MA 6 ASAP - ASAP - - - - - - - - - 8 - - - - AHF - - - - - - - 12 AHF - AHF - - - AMF AMF - - - - 15 AHV - AHV - AHV ATO - - - SBA - MB 15 AHE - AHE - - - - - - SBA - - 20 HTA - HTA - - - - - - - - - 20 AHFP - AHFP - - - - - - - - - 25 ATS - ATS - - - M3L M3L - - - - 30 ATR - ATR - ATR - AMR AMR - LS LS ART 30 ATW - ATW - - - - - - ARH - ARM 40 HM ATRP HM ATRP - HM M3H M3H M3H M3G M3G M3G 50 - - - - - - - - - GH - - 60 - - - - - - - - - ZA - EA 66 AFL AHP - - - - - - - - - - 80 AFL AHP AFL AHP - - - - - - - - 90 AFL AHP -  - - - - - - - - 96 - - AFL AHP - - - - - - - - 100 - - AFL AHP - - - - - ZA - - 108 AFL AHP - - - - - - - - - - 112 AFL AHP - - - - - - - - - - 120 AFL AHP - - - - - - - - - - 160 - - - - - - - - - - - EB 200 - - - - - - - - - ZB - - 235 - - - - - - - - - - - EPC 350 - - - - - - - - - - - EC  - новые DC/DC-преобразователи  - серии DC/DC-преобразователей, планирующиеся к выпуску

 

Выпускаются DC/DC с выходной мощностью от 5 до 120 Вт. Готовятся к выпуску преобразователи на более высокие выходные мощности до 350 Вт. Выходные напряжения находятся в диапазоне от 1,5 до 28 В для однополярного выхода и до +/-15 В - для двуполярных DC/DC. Увеличить выходную мощность можно с помощью параллельного включения двух или более DC/DC-конвертеров. Вариант такого включения показан на рисунке 1 для серий AFL или AHP, специально предназначенных для параллельного соединения и синхронизации ведущим источником одного или нескольких ведомых DC/DC-преобразователей.

 

 

Рис. 1. Параллельное включение DC/DC-преобразователей серий AFL или AHP для увеличения выходной мощности

Синхронизированная работа DC/DC при параллельном включении резко уменьшает суммарный уровень высокочастотных помех и ширину их спектра, что значительно облегчает фильтрацию нежелательных спектральных составляющих.

Преобразователи DC/DC IR имеют несколько типов защит:

защиту от короткого замыкания; блокировку при пониженном входном напряжении;защиту от перегрузки по выходному току и перенапряжению по входу.

Некоторые конвертеры обеспечивают возможность регулировки выходного напряжения. Рабочий диапазон температур большинства преобразователей определяется диапазоном -55...125°С (для высокотемпературной серии HTA верхняя граница диапазона рабочих температур составляет 185°С). Однако в документации для многих серий конвертеров указываются разные диапазоны рабочих температур (эта информация кодируется в окончании наименования конвертера), на что всегда нужно обращать внимание при выборе конкретного источника питания. Градации источников питания по рабочему диапазону температур позволяют выбрать оптимальный DC/DC с точки зрения соотношения цена/качество. Более подробно основные параметры Hi-Rel DC/DC-преобразователей IR с одним выходом представлены в таблице 2.

Таблица 2. Hi-Rel DC/DC-преобразователи International Rectifier с одним выходом Наименование Vвх, В (DC) Pвых, Вт Vвых, В (DC) 1,5 2,5 3,3 5,0 5,2 6,0 7,0 8,0 9,0 12,0 15,0 28,0 Iвых (макс.), А Стандартные Hi-Rel DC/DC-преобразователи с одним выходом ASA28xxS 16...40 5 - - - 1,0 - - - - - 0,417 0,333 - AHF28xxS 16...40 12 - - 3 2,4 - - - - - 1,0 0,8 - AHV28xxS 16...40 15 - - - 3,0 - - - - - 1,25 1,0 - AHE28xxS 17...40 15...20 - - - 3,0 - - - - - 1,667 1,333 - HTA200xxS 150...250 20 - - 6,1 4,0 - - - - - 1,67 1,333 - ATS28xxS 16...50 20...25 - - 6,06 5,0 - - - - - 2,08 1,333 - ATR28xxS 16...40 25...30 - - 7,5 6,0 - - - - - 2,5 2,0 - ATW28xxS 17, 18, 19...40 30 - - - 6,0 - - - - - 2,5 2,0 - AFL28xxS 16...40 66...120 - - 20,0 16,0 - - - 10,0 - 9,0 8,0 4,0 AFL50xxS 30...80 66...120 - - 20,0 16,0 - - - 10,0 10,0 9,0 8,0 4,0 AFL120xxS 80...160 66...120 - - 20,0 16,0 - - - 10,0 10,0 9,0 8,0 4,0 AFL270xxS 160...400 66...120 - - 20,0 16,0 - 13,5 - - 10,0 9,0 8,0 4,0 AHP270xxS 160...400 66...120 - - 20,0 16,0 - 13,5 - - 10,0 9,0 8,0 4,0 Радиационноустойчивые (Rad-Tolerant) Hi-Rel DC/DC-преобразователи (допустимая доза радиации 25...30 крад) AMA28xxS 18...40 3,3...5 - - 1,0 1,0 - - - - - 0,416 0,333 - AMF28xxS 16...40 12 - - 3,0 2,4 - - - - - 1,0 0,8 - M3L28xxS 16...50 20...25 - - 6,06 5,0 4,8 - - - - 2,08 1,67 - AMR28xxS 16...40 25...30 - - 7,5 6,0 - - - - - 2,5 2,0 - M3H28xxS 18...50 30...40 - - 9,1 8,0 7,69 - - - - 3,34 2,67 - Радиационностойкие (Rad-Hard) Hi-Rel DC/DC-преобразователи (допустимая доза радиации 100...1000 крад) S28xxS 18...40 10 - - 3,03 2,0 - - 1,43 - - 0,83 0,67 - LS28xxS 18...40 12...30 8,0 8,0 7,57 6,0 - - - - - 2,5 2,0 - ARH28xxS 19...50 30 - - 9,0 6,0 5,7 - - - - 2,5 2,0 - ARH50xxS 48...56 30 - - 9,0 6,0 5,7 - - - - - 2,0 - ARH70xxS 60...100 30 - - 9,0 - 5,7 - - - - - - - M3G28xxS 18...60 30...40 - - 9,1 8,0 7,69 - - - - 3,34 2,67 - M3G50xxS 38...60 30...40 - - 9,1 8,0 - - - - - 3,34 2,67 - M3G70xxS 60...120 - - - 9,1 8,0 - - - - - 3,34 2,67 -

В таблице 3 показано соответствие стандартов бортовых сетей входным диапазонам напряжений Hi-Rel DC/DC-преобразователей IR.

Таблица 3. Hi-Rel DC/DC-преобразователи International Rectifier с одним выходом Стандартные напряжения
бортовой сети, В Входной диапазон напряжений Hi-Rel
DC/DC-преобразователей International Rectifier, В 28 16 (17; 18; 19)...40 (50; 60); 22...40 50 30...70 (80); 38...60; 48...56 70 60...100 (120) 120 80...160 270 160...400

Внутри каждой серии границы диапазонов напряжений могут иметь небольшие отличия, поэтому всегда необходимо обращать на это внимание и руководствоваться данными из документации производителя. Например, для серии ATW28xxS нижняя граница входного диапазона напряжений может быть 17, 18 или 19 Вольт.

Уникальной продукцией Hi-Rel DC/DC-преобразователей с однополярным и двуполярным выходными напряжениями являются высокотемпературные DC/DC серий HTA200xxS и HTA200xxD c диапазоном рабочих температур от -35 до 185°С и выходной мощностью 20 Вт при входном диапазоне напряжений 150...250 В. Номинальная частота преобразования у DC/DC этой серии составляет 550 кГц. Наличие встроенного входного фильтра электромагнитных помех, высокая устойчивость к вибрации и диапазон рабочих температур до 185°С обеспечивают этим источникам питания оптимальное применение в буровых установках и других приложениях, работающих при очень высокой температуре окружающей среды.

На рисунках 2, 3 и 4 показаны зависимости эффективности преобразования высокотемпературных DC/DC-преобразователей HTA20005S с выходным напряжением 5 В. Рисунок 2 иллюстрирует зависимости КПД преобразования от выходного тока при 185°С.

 

 

Рис. 2. Зависимость КПД для HTA20005S от выходного тока и входного напряжения
при рабочей температуре 185°С

Наибольшее значение КПД достигается при максимальных токах нагрузки 3-4 А. На рисунке 3 приведены зависимости эффективности преобразования для этого же DC/DC, но при 25°С. Сравнивая рисунки 2 и 3, можно отметить, что КПД при 185°С и 25°С отличаются незначительно (разница находится в пределах 10%).

 

 

Рис. 3. Зависимость КПД для HTA20005S от выходного тока и входного напряжения при температуре 25°С

На рисунке 4 можно проследить изменения КПД в зависимости от температуры окружающей среды и уровня входного напряжения (следует отметить, что параметры гарантированы только до температуры 185°С) .

 

Рис. 4. Зависимость КПД для HTA20005S от температуры и входного напряжения

При более низком входном напряжении 150 В эффективность преобразования HTA20005S выше, чем при верхней границе входного напряжения 250 В.

В таблицу 4 сведены основные параметры Hi-Rel DC/DC-преобразователей IR с двумя выходами.

Таблица 4. Hi-Rel DC/DC-преобразователи International Rectifier с двумя выходами Наименование Vвх, В (DC) Pвых, Вт Vвых, В (DC) +/-5 +/-7 +/-12 +/-15 Iвых (макс.), А Стандартные Hi-Rel DC/DC-преобразователи ASA28xxD 16...40 5 +0,2/-0,8 - +/-0,208 +/-0,167 AHF28xxD 16...40 12 +/-1,2 - +/-0,5 +/-0,4 AHV28xxD 16...40 15 +/-1,5 - +/-0,625 +/-0,5 AHE28xxD 17...40 15 - - +/-0,625 +/-0,5 HTA200xxD 150...250 20 +/-3,2 - +/-1,34 +/-1,06 ATS28xxD 16...50 25 +/-4 - +/-1,67 +/-1,33 ATR28xxD 16...40 30 - - +/-1,25 +/-1 ATW28xxD 18...40 30 - - +/-1,25 +/-1 AFL28xxD 16...40 80...110 +/-8 - +/-4,5 +/-3,3 AFL50xxD 30...80 80...110 +/-8 - +/-4,5 +/-3,3 AFL120xxD 80...160 80...110 +/-8 - +/-4,5 +/-3,3 AFL270xxD 160...400 80...110 +/-8 - +/-4,5 +/-3,3 AHP270xxD 160...400 130...160 +/-12,8 - +/-6,4 +/-5,3 Радиационноустойчивые (Rad-Tolerant) Hi-Rel DC/DC-преобразователи
(допустимая доза радиации 25...30 крад)
AMA28xxD 16...40 5 +/-0,5 - +/-0,208 +/-0,166 AMF28xxD 16...40 12 +/-1,2 - +/-0,5 +/-0,4 M3L28xxD 16...50 25 +/-4 - +/-1,67 +/-1,33 AMR28xxD 16...40 30 +/-3 - +/-1,25 +/-1 M3H28xxD 18...50 40 +/-6,4 - +/-2,67 +/-2,14 Радиационностойкие (Rad-Hard) Hi-Rel DC/DC-преобразователи
(допустимая доза радиации 100...1000 крад)
LS28xxD 18...40 30 +/-4,8 - +/-2,3 +/-1,6 M3G28xxD 18...60 40 +/-6,4 +/-4,57 +/-2,67 +/-2,14 M3G50xxD 38...60 40 +/-6,4 - +/-2,67 +/-2,14 M3G70xxD 60...120 40 +/-6,4 - +/-2,67 +/-2,14

Самые популярные выходные напряжения +/-12 и +/-15 В, но достаточен выбор и с выходными напряжениями +/-5 В. Преобразователь M3G2807D имеет выходные напряжения +/-7 В, что позволяет поставить на выходе высоконадежные Hi-Rel LDO-стабилизаторы с выходными напряжениями +5 и -5 В для дополнительной фильтрации и стабилизации выходных уровней с +/-7 до +/-5 В. Диапазон выходных мощностей DC/DC с двумя выходами находится в переделах от 5 до 160 Вт.

В таблицу 5 сведены основные параметры Hi-Rel DC/DC-преобразователей IR с тремя выходными напряжениями.

Таблица 5. Hi-Rel DC/DC-преобразователи International Rectifier с тремя выходами Наименование Vвх, В (DC) Pвых, Вт Vвых, В (DC) 3,3 и +/-12 5 и +/-5 5 и +/-12 5 и +/-15 Iвых (макс.), А Стандартные Hi-Rel DC/DC-преобразователи AHF2815T 16...40 8 - - - 1 и +/-0,1 AHV28xxT 16...40 15 - - 2 и +/-0,208 2 и +/-0,167 ATO28xxT 16...40 15 - - 2 и +/-0,208 2 и +/-0,167 ATR28xxT 16...40 30 - - 3 и +/-0,625 3 и +/-0,5 Радиационноустойчивые (Rad-Tolerant) Hi-Rel DC/DC-преобразователи
(допустимая доза радиации 25...30 крад)
M3H28xxT 18...50 40 - 4 и +/-2 4 и +/-0,833 4 и +/-0,667 Радиационностойкие (Rad-Hard) Hi-Rel DC/DC-преобразователи
(допустимая доза радиации 100...1000 крад)
ART28xxT 19...50 30 - - 3 и +/-0,625 3 и +/-0,5 ARM28xxT 19...50 30 - - 3 и +/-0,5 3 и +/-0,5 M3G28xxT 18...60 40 4 и +/-0.833 4 и +/-2 4 и +/-0,833 4 и +/-0,667 M3G50xxT 38...60 40 - 4 и +/-2 4 и +/-0,833 4 и +/-0,667 M3G70xxT 60...120 40 - 4 и +/-2 4 и +/-0,833 4 и +/-0,667

Диапазон выходных мощностей этих конвертеров находится в пределах от 8 до 40 Вт. Наиболее широко DC/DC этого типа представлены выходными напряжениями (5 и +/-15 В) и (5 и +/-12 В). Учитывая популярность современных микросхем с напряжением питания 3,3 В, есть один преобразователь M3G2803R312T с основным напряжением 3,3 В и дополнительным двуполярным выходом +/-12 В.

 

Hi-Rel сетевые фильтры International Rectifier

Не все Hi-Rel DC/DC-преобразователи IR имеют встроенные сетевые фильтры для подавления электромагнитных помех (EMI). В некоторых случаях для дополнительного ослабления помех можно установить внешний сетевой фильтр для одного или нескольких DC/DC. Вариант подключения нескольких конвертеров к одному сетевому фильтру серии AME показан на рисунке 5.

 

 

Рис. 5. Подключение сетевого фильтра AME270461 к нескольким DC/DC

В нижней части этого рисунка приведена принципиальная схема высоковольтного фильтра AME270461. Основные параметры Hi-Rel сетевых фильтров сведены в таблицу 6, а типы корпусов этих фильтров показаны на рисунке 6.

 

 

Рис. 6. Виды корпусов сетевых фильтров International Rectifier

В таблице 6 указаны максимально допустимые токи и напряжения, а также рекомендуемые серии для оптимальной работы с соответствующими сериями фильтров.

Таблица 6. Hi-Rel сетевые фильтры International Rectifier Наимено-
вание Корпус Vвх.
(макс.),
В Iвх.
(макс.),
А Совместимость
с сериями Hi-Rel
DC/DC-преобразователей Габариты
корпуса,
мм ASF461 ASF 50 0,42 ASA, AHF, AMA, AMF 27,3x27,3x8,9 AFV461 AFV 80 4,0 AHV, ATW, AHF, ATR, ATO, AHE, AMF, AMR 53,9x28,5x9,7 AFC461 AFC 40 4,0 ATW, AHF, AHV, ATR, ATO, AHE, AMF, AMR 53,9x28,5x9,7 AME270461 AME 400 1,5 AFL270xx, AFL120xx 63,5x38,1x9,7 ARF461 ARF 80 3,0 ART, ARH 44,0x42,4x12,7 AME50461 AME 100 7,0 AFL50xx 63,5x38,1x9,7 AME28461 AME 50 15,0 AFL28xx 76,2x38,1x9,7 AFH461 AFH 80 2,0 AMF 36,9x28,5x8,4 AMH461 AMH 40 2,5 AHF, ASA, AMA, AMF 36,8x28,5x8,4 AFM704A AFM 40 4,0 Все DC/DC-преобразователи кроме серии AFL 53,9x28,5x9,7

Сетевые фильтры выпускаются для входных напряжений питания от 40 до 400 В при выходных токах от 0,42 до 15 А.

В линейке продукции IR есть Hi-Rel сетевой фильтр AFM704A с дополнительными цепями защиты на входе, включающие в себя снабберную цепь, защиту в последовательной входной цепи, ограничение броска входного тока, контроллер с генератором для обеспечения работы зарядового насоса со схемой UVLO (Under-Voltage Lock-Out - блокировка при напряжении ниже допустимого уровня). Структурная схема AFM704A показана на рисунке 7.

 

 

Рис. 7. Структурная схема Hi-Rel сетевого фильтра AFM704A с дополнительной защитой
на входе

International Rectifier постоянно совершенствует параметры Hi-Rel DC/DC, выпуская новые серии с улучшенными характеристиками. В статье кратко рассмотрены только те серии продукции, для которых производитель предоставляет на своем сайте техническую документацию (datasheets). В таблице 1 зеленым цветом показаны серии, которые готовятся к производству в будущем. Будем надеяться, что это время не за горами, а у разработчиков в скором времени будет еще более широкий выбор высоконадежной Hi-Rel продукции Internat ional Rectifier. Вся информация для статьи взята с сайта производителя из раздела для высоконадежной продукции

 

 

 

Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript  

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.