Продукция Mornsun для технологии IoT и устройств умного дома
30 ноября 2021
Константин Кузьминов (г. Заполярный)
AC/DC- и DC/DC-преобразователи производства компании Mornsun незаменимы для питания приборов, входящих в системы интернета вещей и умного дома. Высокая эффективность, экономичность и универсальность продукции Mornsun позволяют применять данные компоненты практически в любой сфере, однако миниатюрные размеры и минимальное количество внешних компонентов делают серии LS-R3 и уникальную серию K78-R4, практически не имеющую аналогов, идеальными для создания новых или усовершенствования уже действующих компонентов систем IoT и умного дома.
Проектирование устройств для технологий интернета вещей (IoT) и умного дома ставит перед разработчиком задачу выбора самого подходящего источника питания. Функционирование подобных устройств включает в себя работу различных систем, датчиков и исполнительных механизмов, поэтому требует разных вариантов питания: как от бытовой электросети переменного тока, так и от источников постоянного тока. Различный спектр задач, выполняемых устройствами IoT и умного дома, часто требует от источников питания миниатюрности исполнения, высокого КПД и безопасности. Применение готовых источников питания позволяет упростить и ускорить разработку устройства, но может быть ограничено другими факторами, например, стоимостью и габаритами. Разработка собственного импульсного преобразователя способна идеально удовлетворить требования устройства, но может потребовать значительного времени. Кроме того, подобное решение может оказаться негибким и экономически невыгодным при производстве небольших партий.
В этом случае оптимальное решение – применение в разработке собственного источника питания готовых модулей импульсного преобразователя. Это позволяет значительно сократить время проектирования и расходы производства, сохранив возможность использовать только необходимый функционал источника питания, в достаточной степени управлять его размерами и обеспечивать безопасность, эффективность и предсказуемость при эксплуатации.
Для создания изолированных источников питания небольшой мощности, подключаемых к бытовой сети 230 В, компания Mornsun предлагает модули LS-R3, представляющие собой небольшую печатную плату для вертикального (в основном) или горизонтального монтажа, на которой расположены компоненты основного ядра импульсного преобразователя: первичный диодный мост, ИС ШИМ-контроллера, трансформатор и вторичный диод. Представитель самой младшей серии LS03-13BххR3 изображен на рисунке 1.

Рис. 1. Модуль импульсного преобразователя LS03-13BххR3 производства компании Mornsun
Особенности модулей LS-R3
- широкий диапазон входного напряжения:
- 85…305 В AC частотой 47…63 Гц;
- 70…430 В DC для модулей LS03 и LS05;
- 100…430 В DC для LS10.
- диапазон рабочих температур окружающей среды ‑40…85°С;
- компактный размер и малый вес;
- потребляемая мощность без нагрузки 0,1 Вт;
- защита от перегрузки по току;
- изоляция 3000/3600 В АС между первичной и вторичной цепями;
- сертификат безопасности IEC/EN/UL62368.
Семейство LS-R3 состоит из 3 групп модулей на стандартные напряжения 3,3…24 В и мощностью до 15 Вт. Основное отличие групп – мощность и размер. Кроме того, модули серий LS10-13BххR3 имеют дополнительную защиту от перенапряжения на выходе. Основные данные модулей LS-R3 приведены в таблице 1.
Таблица 1. Семейство преобразователей Mornsun серии LS-R3
Наименование | Мощ- ность, Вт |
Номинальные выходные | Погреш- ность выходного напря- жения, % |
КПД при работе от 230 В АС, % | Макс. емкостная нагрузка, мкФ | Изоляция, В | Размер, мм | Вес, г | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Напря- жение, В |
Ток, мА | ||||||||
До 3 Вт | |||||||||
LS03-13B03R3 | 1,98 | 3,3 | 600 | ±5 | 67 | 820 | 3000 AC | 26,40×12,58×11,00 | 3,5 |
LS03-13B05R3 | 3 | 5 | 600 | 72 | 680 | ||||
LS03-13B09R3 | 9 | 333 | 76 | 470 | |||||
LS03-13B12R3 | 12 | 250 | 77 | 470 | |||||
LS03-13B15R3 | 15 | 200 | 78 | 330 | |||||
LS03-13B24R3 | 24 | 125 | 80 | 200 | |||||
До 5 Вт | |||||||||
LS05-13B03R3 | 3,3 | 3,3 | 1000 | ±5 | 69 | 2200 | 3600 AC; 5000 DC |
26,40×14,73×11,00; 27,84×11,60×17,60 (F) |
5,2; 5,6 (F) |
LS05-13B05R3 | 5 | 5 | 1000 | 76 | 1500 | ||||
LS05-13B09R3 | 9 | 560 | 77 | 680 | |||||
LS05-13B12R3 | 12 | 420 | 79 | 470 | |||||
LS05-13B15R3 | 15 | 340 | 79 | 330 | |||||
LS05-13B24R3 | 24 | 210 | 81 | 100 | |||||
До 10 Вт | |||||||||
LS10-13B03R3 | 6,6 | 3,3 | 2000 | ±3 | 73 | 1500 | 3600 AC; 5000 DC |
32,00×17,20×15,05 | 8,2 |
LS10-13B05R3 | 10 | 5 | 2000 | ±2 | 77 | 1500 | |||
LS10-13B09R3 | 9 | 1100 | 80 | 1000 | |||||
LS10-13B12R3 | 12 | 830 | 82 | 680 | |||||
LS10-13B15R3 | 15 | 670 | 82 | 470 | |||||
LS10-13B24R3 | 24 | 420 | 83 | 330 |
Наличие индекса «F» у некоторых моделей означает, что модуль изготовлен для горизонтальной установки, к нему дополнительно прилагается переходник в виде печатной платы, выходы которой повторяют выходы модуля. Защита при перегрузке по току срабатывает в случае превышения максимума на 10%.
На графиках, изображенных на рисунке 2, показано, что максимальная нагрузка ограничена температурой окружающей среды и граничными значениями входного напряжения. Это необходимо учитывать при разработке, так как модули имеют лишь естественное воздушное охлаждение.

Рис. 2. Зависимость выходной мощности от температуры и входного напряжения модулей LS-R3
Диапазон нагрузки, при котором обеспечивается стабильность выходных параметров и высокий КПД преобразования, должен находиться в пределах 10…100%. На графиках, представленных на рисунке 3, видно, что эксплуатация преобразователей LS03-RBxx-R3 будет наиболее оптимальной при входном напряжении переменного тока в 115…230 В и при токе потребления от 40% до максимального. Схожими характеристиками обладают и остальные модули, за исключением LS10-RB05-R3, эффективность преобразования которого практически линейна в диапазоне нагрузки 10…100% (график зеленого цвета).

Рис. 3. Зависимости КПД преобразования от входного напряжения и тока нагрузки LS-R3
Чтобы на базе модуля LS-R3 построить полноценный источник питания, к нему необходимо добавить несколько внешних компонентов, определяемых условиями эксплуатации. Для построения источников питания IoT-устройств и устройств умного дома, компания Mornsun предлагает вариант, показанный на рисунке 4.

Рис. 4. Схема источника питания для устройств IoT и умного дома на основе преобразователя LS-R3
Красным пунктиром выделены модули фильтров подавления помех 3 класса и обеспечения ЭМС класса B, при необходимости соответствия другим классам их легко изменить. Для данных вариантов фильтров рекомендуемые номиналы компонентов указаны в таблице 2.
Примечание: обозначение конденсаторов дополнительными символами «X» и «Y» указывает на соответствующий класс конденсаторов. Класс X используется для подавления дифференциальных помех, Y – синфазных. К конденсаторам этих классов предъявляются повышенные требования, поэтому установка вместо них обычных конденсаторов недопустима. Классы X и Y подразделяются на два подкласса: X1 и X2, Y1 и Y2. В схеме на рисунке 4 в данном случае указан не подкласс, а позиционный номер. Поскольку устройства IoT и умного дома, как правило, запитаны от бытовой сети, допустимо применение конденсаторов подклассов X2 и Y2, рассчитанных на эксплуатацию в сетях с номинальным напряжением до 250 В. Установка конденсаторов СY обязательна, так как из-за паразитной межобмоточной емкости трансформатора и высокой частоты на выходе преобразователя образуется синфазная помеха, напряжение которой может достичь опасных для человека значений. Конденсаторы CY1 и CY2 образуют более короткий путь для помехи.
Таблица 2. Номиналы компонентов фильтров классов 3 и B
Модуль/компонент | R1 | CX | LDM |
---|---|---|---|
LS03-RBxx-R3 | Проволочный; 12 Ом; 3 Вт |
0,1 мкФ; 310 В | 1,2 мГн; 4 Ом; 0,2 А |
LS05-RBxx-R3 | |||
LS10-RBxx-R3 | Проволочный; 6,8 Ом; 3 Вт |
2,2 мГн; 4 Ом; 0,24 А |
Компоненты, перечисленные в таблице 3, являются обязательными к установке. Для соответствия требованиям сертификации безопасности к конденсатору CX должен быть параллельно установлен резистор R2, рекомендуемое значение сопротивления – менее 3,8 МОм. Конденсатор C1 должен выдерживать ток пульсаций частотой 100 кГц: 200 мА для LS03-LS05 и 300 мА для LS10. Конденсаторы С2, С3 и С4 рекомендуется использовать с низким ESR.
Необязательные элементы:
- C5 – керамический конденсатор, используемый для фильтрации высокочастотного шума (обычно применяется 0,1 мкФ,50 В);
- TVS – защитный диод с напряжением в 1,2 раза больше выходного напряжения модуля.
Таблица 3. Номиналы внешних обязательных компонентов преобразователей серии LS-R3
Модуль/компонент | С1 | С2 | С3 | CY1, CY2 | L1 | Fuse |
---|---|---|---|---|---|---|
LS03-13B03R3 | 10 мкФ; 450 В (-25…85°С; 85…305 В AC; -40…85°С; 165…305 В AC); 22 мкФ; 450 В; (-40…85°С; 85…305 В AC) |
470 мкФ; 6,3 В |
150 мкФ; 35 В |
2,2 нФ; 250 В AC |
4,7 мкГн; 60 Мом; 2,2 A |
1 А медленного типа |
LS03-13B05R3 | 270 мкФ; 16 В |
|||||
LS03-13B09R3 | 47 мкФ; 35 В |
|||||
LS03-13B12R3 | ||||||
LS03-13B15R3 | 220 мкФ; 35 В |
|||||
LS03-13B24R3 | ||||||
LS05-13B03R3 | 10 мкФ; 450 В; (-25…85°С, 85…305 В AC; -40…85°С, 165…305 В AC); 22 мкФ, 450 В; (-40…85°С, 85…305 В AC) |
820 мкФ; 6,3 В |
100 мкФ; 35 В |
|||
LS05-13B05R3 | 470 мкФ; 16 В |
|||||
LS05-13B09R3 | 270 мкФ; 16 В |
47 мкФ; 35 В |
||||
LS05-13B12R3 | ||||||
LS05-13B15R3 | 220 мкФ; 35 В |
|||||
LS05-13B24R3 | ||||||
LS10-13B03R3 | 22 мкФ; 450 В | 820 мкФ; 16 В |
150 мкФ; 35 В |
2,2 мкГн; 15 Мом; 6,5 A |
||
LS10-13B05R3 | ||||||
LS10-13B09R3 | 270 мкФ; 16 В |
|||||
LS10-13B12R3 | ||||||
LS10-13B15R3 | 470 мкФ; 35 В |
100 мкФ; 35 В |
||||
LS10-13B24R3 |
Как правило, IoT-устройства и устройства умного дома не предполагают воздействие вибраций, однако если подобное все-таки может произойти, рекомендуется дополнительно зафиксировать модуль на основной плате при помощи специального клея. Для удобства размещения модуля на печатной плате в процессе разработки источника питания на сайте компании Mornsun доступна 3D-модель в формате STEP.
Если при проектировании устройств использование полностью готовых источников питания видится лучшим решением, то Mornsun предлагает малогабаритные инкапсулированные (залитые компаундом) импульсные преобразователи серии LD-R2 (рисунок 5), требующие минимального числа внешних компонентов.

Рис. 5. Импульсные AC/DC-преобразователи Mornsun серии LD-R2
Серия LD-R2 подразделяется по мощности на несколько групп 3…30 Вт. Мощность указана первыми двумя цифрами после обозначения «LD». Модели с префиксом «W», например, LD05-23BxxWR2, имеют проводные выводы, а с суффиксами «A2S» и «A4S» – колодку с клеммами и возможность крепления на DIN-рейку (A4S), остальные модули предназначены для выводного монтажа на печатную плату.
Особенности модулей LD-R2
- широкий диапазон входного напряжения: 85…305 В AC частотой 47…63 Гц и 100…430 В DC;
- диапазон рабочих температур окружающей среды ‑40…85°С;
- компактный размер;
- потребляемая мощность без нагрузки 0,1 Вт;
- защита от перегрузки по току;
- работоспособность на высотах до 5000 м над уровнем моря;
- пластиковый корпус, соответствующий требованиям пожаробезопасности UL94V-04;
- изоляция 3600/4000/4200 В АС между первичной и вторичной цепями;
- сертификат безопасности IEC/EN/UL62368.
Основные характеристики модулей серии LD-R2 представлены в таблице 4.
Таблица 4. Семейство преобразователей Mornsun серии LD-R2
Серия | Мощ- ность, Вт |
Номинальные выходные | Погреш- ность выход- ного напря- жения, % |
КПД, 230 В АС), % | Защита по перенапря- жению на выходе, В |
Размер, мм | Вес, г | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Напря- жение, В |
Ток, мА | |||||||
LD03-23B03(W)R2 | 3 | 3,3 | 900 | ±3 | 72 | ≤7,5 | 25,40×25,40×17,60; 76,00×31,50×26,40 (A2S); 76,00×31,50×31,00 (A4S) |
18,0; 18,3 (W); 38,0 (A2S); 58,0 (A4S) |
LD03-23B05(W)R2 | 5 | 600 | ±2 | 76 | ||||
LD03-23B09(W)R2 | 9 | 333 | 78 | ≤15 | ||||
LD03-23B12(W)R2 | 12 | 250 | 78 | ≤16 | ||||
LD03-23B15(W)R2 | 15 | 200 | 79 | ≤20 | ||||
LD03-23B24(W)R2 | 24 | 125 | 79 | ≤30 | ||||
LD03-23B03R2P | 2 | 3,3 | 600 | ±5 | 70 | – | 37,50×18,50×13,60 | 14,5 |
LD03-23B05R2P | 3 | 5 | 600 | 74 | ||||
LD03-23B06R2P | 6 | 500 | 76 | |||||
LD03-23B09R2P | 9 | 340 | 76 | |||||
LD03-23B12R2P | 12 | 250 | 77 | |||||
LD03-23B15R2P | 15 | 200 | 78 | |||||
LD03-23B24R2P | 24 | 125 | 78 | |||||
LD05-23B03(W)R2 | 5 | 3,3 | 1515 | ±3 | 71,5 | ≤7,5 | 25,40×25,40×17,60; 76,00×31,50×26,40 (A2S); 76,00×31,50×31,00 (A4S) |
18,0; 18,3 (W); 38,0 (A2S); 58,0 (A4S) |
LD05-23B05(W)R2 | 5 | 1000 | ±2 | 77,5 | ||||
LD05-23B09(W)R2 | 9 | 555 | 80,5 | ≤15 | ||||
LD05-23B12(W)R2 | 12 | 416 | 80,5 | ≤16 | ||||
LD05-23B15(W)R2 | 15 | 333 | 81,5 | ≤20 | ||||
LD05-23B24(W)R2 | 24 | 208 | 81,5 | ≤30 | ||||
LD10-23B03R2 | 8,6 | 3,3 | 2600 | ±2 | 74 | ≤7,5 | 40,00×25,40×21,00; 76,00×31,50×29,80 (A2S); 76,00×31,50×34,40 (A4S) |
34; 54 (A2S); 74 (A4S) |
LD10-23B05R2 | 10 | 5 | 2000 | 79 | ||||
LD10-23B09R2 | 9 | 1100 | 81 | ≤15 | ||||
LD10-23B12R2 | 12 | 830 | 84 | ≤20 | ||||
LD10-23B15R2 | 15 | 660 | 84 | |||||
LD10-23B24R2 | 24 | 410 | 85 | ≤30 | ||||
LD15-23B03R2 | 13,2 | 3,3 | 4000 | ±2 | 82 | ≤7,5 | 47,60×26,80×23,50; 76,00×31,50×32,30 (A2S); 76,00×31,50×36,90 (A4S) |
48; 68 (A2S); 88 (A4S) |
LD15-23B05R2 | 15 | 5 | 3000 | 85 | ||||
LD15-23B09R2 | 9 | 1670 | 84 | ≤15 | ||||
LD15-23B12R2 | 12 | 1250 | 85 | ≤20 | ||||
LD15-23B15R2 | 15 | 1000 | 85 | |||||
LD15-23B24R2 | 24 | 625 | 86 | ≤30 | ||||
LD20-23B03R2 | 14,85 | 3,3 | 4500 | ±1.5 | 81 | ≤7,5 | 52,40×27,20×24,00; 76,00×31,50×32,80 (A2S); 76,00×31,50×37,40 (A4S) |
55; 75 (A2S); 95 (A4S) |
LD20-23B05R2 | 20 | 5 | 4000 | 85 | ||||
LD20-23B09R2 | 9 | 2200 | 84 | ≤16 | ||||
LD20-23B12R2 | 12 | 1670 | 86 | ≤20 | ||||
LD20-23B15R2 | 15 | 1330 | 87 | |||||
LD20-23B24R2 | 24 | 830 | 87 | ≤30 | ||||
LD30-23B03R2 | 19,8 | 3,3 | 6000 | ±3 | 85 | ≤6,3 | 69,50×39,00×24,00; 96,10×54,00×32,50 (A2S); 96,10×54,00×37,10 (A4S) |
100; 147 (A2S); 190 (A4S) |
LD30-23B05R2 | 30 | 5 | 6000 | ±2 | 86 | ≤16 | ||
LD30-23B09R2 | 30.6 | 9 | 3400 | 88 | ||||
LD30-23B12R2 | 30 | 12 | 2500 | 90 | ||||
LD30-23B15R2 | 30 | 15 | 2000 | 90 | ≤25 | |||
LD30-23B24R2 | 31.2 | 24 | 1300 | 88 | ≤35 | |||
LD30-23B48R2 | 30,2 | 48 | 630 | 90 | ≤60 |
Группа LD30-23B48R2 имеет самую высокую изоляцию между первичной и вторичной цепями – 4200 В АС, у остальных групп – 4000 В АС, за исключением группы LD03-23BxxR2P, которая выделяется среди всей серии LD-R2. В ней отсутствует защита от перенапряжения на выходе В, нет возможности эксплуатации на значительных высотах, есть вариант с выходным номинальным напряжением 6 В, она экономичнее и имеет самые малые размеры. Группа LD30-23BxxR2 дополнена вариантом LD30-23B48R2 с выходным напряжением 48 В.
Ограничение выходной мощности на границах допустимого диапазона входного напряжения по характеристикам схоже с таким же ограничением бескорпусных преобразователей серии LS-R3 (рисунок 2) и, в зависимости от моделей, различается не более чем на 10%. Для большинства преобразователей LD-R2 эффективность преобразования наиболее оптимальна в диапазоне входного напряжения 115…230 В AC и при нагрузке более 25% от максимальной выходной мощности, это видно на графиках (рисунок 6), усредненных по всем моделям внутри каждой группы. Полностью залитое компаундом исполнение позволяет эксплуатировать модули, за исключением LD03-23BxxR2P, в условиях пониженного давления на значительных высотах (рисунок 7) и накладывает несколько иные ограничения по нагрузке, в зависимости от температуры окружающей среды, чем у открытых модулей (рисунок 8).

Рис. 6. Общие графики зависимости КПД преобразования от входного напряжения и нагрузки для преобразователей LD-R2

Рис. 7. Зависимость выходной мощности LD-R2 от высоты

Рис. 8. Зависимость выходной мощности от температуры окружающей среды модулей LD-R2
Импульсные преобразователи LD-R2 являются готовыми источниками питания, и для соблюдения требований безопасности и электромагнитной совместимости бытовых устройств потребуется минимум внешних компонентов.
Компания Mornsun рекомендует схему подключения, изображенную на рисунке 9.

Рис. 9. Типовая схема источника питания с преобразователями Mornsun LD03/05-R2
Рекомендованные значения некоторых компонентов для модулей серий LD03/05-R2 указаны в таблице 5. Конденсатор С2 рекомендуется использовать с низким ESR, в таблице указана его емкость, соответствующая значению выходного напряжения преобразователя. C1 – керамический конденсатор, используемый для фильтрации высокочастотного шума, TVS – защитный диод с напряжением в 1,2 раза больше выходного напряжения модуля.
Таблица 5. Номиналы внешних компонентов для преобразователей Mornsun серий LD03/05-R2
Модуль/компонент | Fuse, А | MOV | R1, Ом/Вт | C2, мкФ |
---|---|---|---|---|
LD03-23BxxR2 | 1 | S10K350 | 12/3 | 150 (3,3/5 В); 120 (9/12/15 В); 68 (24 В) |
LD03-23BxxR2P | 24/5 | |||
LD05-23BxxR2 | 12/3 |
Модули импульсных преобразователей Mornsun серий LS-R3 и LD-R2 позволяют разработчику успешно решить проблему питания широчайшего спектра устройств IoT и умного дома: от маломощного датчика до мощного привода автоматических ворот. Однако подобные устройства могут нуждаться в нескольких значениях напряжения, а также иметь возможность получать питание от аккумуляторов или иных источников постоянного тока с напряжением значительно ниже минимального для серий LS-R3 и LD-R2. Обычно для решения таких задач проектируется импульсный DC/DC-преобразователь или используется линейный стабилизатор напряжения. Первый вариант имеет высокий КПД, но достаточно сложен и может оказаться экономически невыгодным, второй значительно дешевле и проще, но в ряде случаев большой разницы между входным и выходном напряжениями крайне неэффективен. Компания Mornsun предлагает ряд импульсных неизолированных DC/DC-преобразователей, способных решить обе проблемы: за счет массового производства они дешевле самостоятельной разработки; их использование в устройствах IoT и умного дома так же просто, как применение классических линейных 78xx (именно поэтому серия этих преобразователей имеет название K78). Особенно привлекательной выглядит их способность заменить линейные стабилизаторы в уже существующих проектах с минимальными переделками, или же вообще без них. Это возможно благодаря конструктивному исполнению преобразователей – соответствию шага и назначения выводов большинству линейных стабилизаторов в корпусе TO-220. На рисунке 10 видно, что К78-R3 может не только заменить классический вариант линейного стабилизатора с радиатором, но и высвобождает дополнительное место. В ряде случаев, уменьшение высоты компонентов на 40% пропорционально уменьшает и габариты корпуса всего устройства, снижая затраты и в какой-то степени расширяя область применений, так как устройства IoT и умного дома часто интегрируются в уже существующие компоненты инфраструктуры, и их размер имеет значение.

Рис. 10. Обычный LDO и импульсный DC/DC Mornsun K78-R3
Несмотря на большое количество подгрупп в семействе DC/DC-преобразователей K78, ориентироваться в них достаточно легко: следующие две цифры после 78 означают номинальное выходное напряжение, далее трех- и четырехзначное число означает максимально возможный ток: 500, 1000 и 2000 мА. Корпусное исполнение может быть открытым или закрытым, вариантов SMD или DIP (рисунок 11).

Рис. 11. Внешний вид DC/DC-преобразователей Mornsun серии K78-R3
Особенности преобразователей K78-R3
- высокая эффективность преобразования, достигающая 96%;
- диапазон рабочих температур окружающей среды -40…85°C;
- компактный размер;
- малый потребляемый ток без нагрузки – 0,1…0,3 мА;
- защита от короткого замыкания;
- возможность у некоторых моделей инверсии полярности выхода;
- соответствие IEC60950, UL60950, EN62368.
В таблице 6 приведены некоторые основные характеристики серии K78-R3. Данные на K78xxJT-500R3-LB совершенно идентичны K78xx-500R3-LB, за исключением того, что K78xxJT-500R3-LB не имеет возможности инвертировать полярность выхода, а его размер составляет 12x12x4,5 мм.
Таблица 6. Основные характеристики DC/DC-преобразователей Mornsun серий K78-R3
Наименование | Вход, В | Выход | КПД, Vвх мин./макс., % | Ток ХХ ном., мА | Погреш- ность выхода, % |
Пульса- ции и шум, мВп-п |
Размер, мм | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Мин. | Ном. | Макс. | Напря- жение, В |
Ток, мА | Ном. | Макс. | |||||
K7803-500R3-LB | 4,75 | 24 | 36 | 3,3 | 500 | 85/76 | 0,2 | ±2 | 50 | 100 | 10,27×6,00×8,61 |
7 | 12 | 32 | -3,3 | -300 | 73/72 | -1 | |||||
K7805-500R3-LB | 6,5 | 24 | 36 | 5 | 500 | 90/81 | 0,2 | ||||
7 | 12 | 31 | -5 | -300 | 76/78 | -1 | |||||
K78X6-500R3-LB | 8 | 24 | 36 | 6,5 | 500 | 91/83 | 0,2 | ||||
7 | 12 | 29 | -6,5 | -300 | 76/77 | -1 | |||||
K7809-500R3-LB | 12 | 24 | 36 | 9 | 500 | 93/87 | 0,2 | ||||
8 | 12 | 27 | -9 | -150 | 83/77 | -1 | |||||
K7812-500R3-LB | 15 | 24 | 36 | 12 | 500 | 94/88 | 0,2 | ||||
8 | 12 | 24 | -12 | -150 | 85/82 | -1 | |||||
K7815-500R3-LB | 19 | 24 | 36 | 15 | 500 | 95/90 | 0,2 | ||||
8 | 12 | 21 | -15 | -150 | 80/79 | -1 | |||||
K78L03-500R3 | 4,75 | 24 | 36 | 3,3 | 500 | 86/80 | 0,2 | ±2 | 20 | 75 | 10,00×7,20×11,00 |
K78L05-500R3 | 6,5 | 24 | 36 | 5 | 500 | 90/84 | |||||
7 | 12 | 31 | -5 | -300 | 80/81 | – | |||||
K78L12-500R3 | 15 | 24 | 36 | 12 | 500 | 94/91 | 0,2 | ||||
8 | 12 | 24 | -12 | -150 | 84/85 | – | |||||
K78L15-500R3 | 19 | 24 | 36 | 15 | 500 | 95/93 | 0,2 | ||||
8 | 12 | 21 | -15 | -150 | 85/87 | – | |||||
K7803-500R3 | 4,75 | 24 | 36 | 3,3 | 500 | 86/80 | 0,2 | ±2 | 20 | 75 | 11,60×7,55×10,16 |
K7805-500R3 | 6,5 | 24 | 36 | 5 | 500 | 90/84 | |||||
7 | 12 | 31 | -5 | -300 | 80/81 | – | |||||
K7809-500R3 | 12 | 24 | 36 | 9 | 500 | 93/90 | 0,2 | ||||
K7812-500R3 | 15 | 24 | 36 | 12 | 500 | 94/91 | |||||
8 | 12 | 24 | -12 | -150 | 84/85 | – | |||||
K7815-500R3 | 19 | 24 | 36 | 15 | 500 | 95/93 | 0,2 | ||||
8 | 12 | 21 | -15 | -150 | 85/87 | – | |||||
K7803M-1000R3 | 6 | 24 | 36 | 3,3 | 1000 | 90/80 | 0,3 | ±2 | 25 | 75 | 11,60×8,00×10,40 |
K7805M-1000R3 | 8 | 24 | 36 | 5 | 1000 | 93/85 | ±1,5 | ||||
8 | 12 | 27 | -5 | -500 | 85/81 | -1 | |||||
K78X6M-1000R3 | 10 | 24 | 36 | 6,5 | 1000 | 93/85 | 0,3 | ||||
K7809M-1000R3 | 13 | 24 | 36 | 9 | 1000 | 94/89 | |||||
K7812M-1000R3 | 16 | 24 | 36 | 12 | 1000 | 95/92 | |||||
8 | 12 | 20 | -12 | -300 | 88/87 | -1 | |||||
K7815M-1000R3 | 20 | 24 | 36 | 15 | 1000 | 96/93 | 0,3 | ||||
8 | 12 | 18 | -15 | -300 | 87/88 | -1 | |||||
K7802-2000R3 | 4,5 | 24 | 36 | 2,5 | 2000 | 89/83 | 0,2 | ±2 | 30 | 75 | 11,50×9,00×17,50 |
K7803-2000R3(L) | 6 | 3,3 | 89/85 | 0,1 | |||||||
K7805-2000R3(L) | 8 | 5 | 92/89 | ||||||||
K7809-2000R3 | 13 | 9 | 95/92 | ||||||||
K7812-2000R3(L) | 16 | 12 | 96/94 | ||||||||
K7815-2000R3 | 18 | 15 | 96/94 |
Значения шума и пульсаций указаны для нагрузки по мощности свыше 20% от максимальной. При меньшей нагрузке эти значения могут быть выше. В отличие от преобразователей с током 1000 и 2000 мА, выходная мощность K78-R3 с током 500 мА максимальна почти во всем допустимом диапазоне температур, независимо от значений входного и выходного напряжений (рисунок 12).

Рис. 12. Зависимость выходной мощности от рабочей температуры преобразователей K78-R3 Mornsun
Схема подключения DC/DC серии K78 практически не отличается от схемы с использованием линейных стабилизаторов. При необходимости работы с отрицательным напряжением достаточно поменять местами подключение выводов 2 и 3 (рисунок 13) у тех моделей, которые способны инвертировать полярность выходного напряжения. В таблице 5 они указаны с вариантом отрицательного значения выходного напряжения.

Рис. 13. Схема двухполярного источника питания на базе K78-R3
При построении двухполярного питания рекомендуется устанавливать дроссель индуктивностью 10 мкГн, обозначенный на схеме как LDM, для предотвращения помех от взаимодействия двух преобразователей. Также потребуются конденсаторы – керамические или электролитические с низким ESR, с емкостью на входе 10 мкФ при входном напряжении менее 30 В и 22 мкФ при более 30 В, на выходе – 22 мкФ. Если нагрузка маломощная, для уменьшения пульсаций необходимо включить последовательно выходу индуктивность 10…47 мкГн. Следует учесть, что в случае работы преобразователя как стабилизатора отрицательного напряжения максимальный ток на выходе значительно меньше, а допустимые параметры минимального и максимального значений входного напряжения иные, чем при работе как стабилизатора положительного напряжения. Кроме того, КПД преобразования в зависимости от нагрузки в этом случае изменяется сильнее. Пример этой разницы для K78xx-500R3 представлен на графиках (рисунок 14).

Рис. 14. Сравнение графиков зависимости КПД преобразования от входного напряжения и тока нагрузки
Преобразователи K78-R3 способны эффективно решить большинство задач по обеспечению устройств IoT и умного дома. Но там, где требуется совсем малый размер, работа в более высоком температурном диапазоне, возможность подстройки напряжения и управления включением преобразователя, компания Mornsun предлагает DC/DC-преобразователи серии K78xxMT-500R4 (рисунок 15).
Особенности преобразователей K78-R4
- высокая эффективность преобразования, достигающая 92%;
- диапазон рабочих температур окружающей среды -40…105°С;
- сверхмалый размер – DFN-корпус 9,00х7,00×3,10 мм;
- малый потребляемый ток без нагрузки – 0,1 мА;
- защита от короткого замыкания;
- возможность инверсии полярности выхода;
- подстройка выходного напряжения и управление включением;
- соответствие AEC-Q100.

Рис. 15. DC/DC-преобразователь Mornsun K78xxMT-500R4 в корпусе DFN
Варианты выходных напряжения и тока у серии K78xxMT-500R4 (таблица 7) схожи с серией K78xx-500R3, но между ними есть ряд существенных отличий по характеристикам:
- ток холостого хода у K78xxMT-500R4 в 2 раза ниже и составляет 0,1 мА;
- максимальная амплитуда пульсаций у K78xxMT-500R4 всего 45 мВ, а с типовым значением 20 мВ могут сравниться только инкапсулированные варианты K78xx-500R3;
- защита от статического электричества (ESD) 6 кВ против 4 кВ у инкапсулированных и 2 кВ у открытых моделей K78xx-500R3;
- размер корпуса K78xxMT-500R4 меньше чем у самого малого варианта K78xx-500R3;
- срок службы (MTBF) более чем в 4 раза выше;
- рабочий температурный диапазон шире, и достигает 105°С.
Таблица 7. Основные характеристики DC/DC-преобразователей серий K78-R4
Наименование | Вход, В | Выход | КПД, Vвх мин./ном./макс., % | |||
---|---|---|---|---|---|---|
Мин. | Ном. | Макс. | Напряжение, В | Ток, мА | ||
K7803MT-500R4 | 4,5 | 24 | 36 | 3,3 | 500 | 89/79/71 |
7 | 12 | 32 | -3,3 | -300 | 80/82/71 | |
K7805MT-500R4 | 6,5 | 24 | 36 | 5 | 500 | 91/83/78 |
7 | 12 | 31 | -5 | -300 | 78/78/71 | |
K78X6MT-500R4 | 8 | 24 | 36 | 6,5 | 500 | 91/85/81 |
7 | 12 | 28 | -6,5 | -250 | 80/79/73 | |
K7809MT-500R4 | 12 | 24 | 36 | 9 | 500 | 92/90/86 |
8 | 12 | 27 | -9 | -200 | 82/82/77 | |
K7812MT-500R4 | 15 | 24 | 36 | 12 | 500 | 92/91/86 |
8 | 12 | 24 | -12 | -150 | 81/83/79 | |
K7815MT-500R4 | 18 | 24 | 36 | 15 | 500 | 91/91/87 |
8 | 12 | 21 | -15 | -150 | 80/81/84 |
Типовая схема включения K78xxMT-500R4 приведена на рисунке 15. На нем можно сразу отметить два существенных отличия по функциональности от серии K78-R3:
- наличие входа (Ctrl) для включения или отключения преобразователя;
- возможность подстройки внутреннего делителя напряжения внешними резисторами.
Параметры входа управления Ctrl соответствуют TTL: выключение при напряжении 0…0.6 В, включение при 2,5…5 В.

Рис. 16. Типовая схема источника питания с применением K78-R4
Используя вход 4 и резисторы Ra1 или Ra2, можно добиться некоторой подстройки выходного напряжения. Необходимое сопротивление несложно рассчитать, зная сопротивления резисторов внутреннего делителя, их значения указаны в спецификации на серию K78-R4 для каждой модели. Если подстройка не нужна, вывод 4 преобразователя можно оставить свободным. Значения емкости и тип конденсаторов рекомендуются такие же, как и для K78-R3: 10 мкФ на вход, 22 мкФ на выход, тип – керамический или электролитический с низким ESR. Резистор R1 рекомендуется устанавливать сопротивлением 100 кОм.
Следует помнить, что если выводы 6 управления и 4 подстройки не подключены ко внешним элементам, их ESD будет 2 кВ. Для восстановления максимального ESD в 6 кВ необходимо подключить неиспользуемые выводы на землю (GND): вывод 6 через конденсатор 1 мкФ,50 В, вывод 4 через варистор 22 В,30 А.
Чтобы изменить на выходе полярность напряжения, достаточно так же, как в серии K78-R3, поменять местами выводы Vвых и GND, в данном случае это 2,5 и 3.
Зависимость максимальной мощности от рабочей температуры показана на рисунке 17.

Рис. 17. Зависимость выходной мощности от рабочей температуры K78-R4
Импульсные изолированные АС/DC- и неизолированные DС/DC-преобразователи производства Mornsun
Благодаря универсальности, минимальному числу внешних компонентов, экономичности, компактным размерам и высокой эффективности, а также возможности не только создавать лучше новые проекты, но и модернизировать без существенных затрат уже действующие, преобразователи производства компании Mornsun оптимально вписываются в сегмент IoT-устройств промышленного и бытового назначения. Наличие серии K78-R4, аналоги которой пока отсутствуют у большинства других компаний-производителей, позволяет оптимально решить некоторые задачи по питанию IoT-устройств и устройство умного дома.
Литература
- Compact and All-round AC/DC Converter LS-R3 Series
- 3W cost-effective and ultra-compact AC-DC Converter—LDxx-23BxxR2P in 305RAC Family
- 3-30W ultra-compact AC-DC Converter—LDxx-23BxxR2 in 305RAC Family
- 3-20W Ultra-compact Cost-effective AC/DC Converter LD-R2 Series
- New Cost-effective Switching Regulator K78-R3
- Cost-effective Ultra-compact Non-isolated DC/DC switching regulator K78xx(JT)-500R3-LB Series
- Compact Size Non-isolated Switching Regulators K78xxM-1000R3 Series
- High Efficiency Non-isolated DC-DC Converter-K78xx-2000R3 Series
- The Newest Chiplet SiP Switching Regulators K78-R4 Series
Наши информационные каналы