Для любого приложения: DC/DC-преобразователи MEAN WELL, Recom и Peak

23 мая 2013

Применение модульных источников питания является для инженера-разработчика альтернативой источнику питания собственной разработки из дискретных электронных компонентов (дискретное решение). Дискретное решение, в большинстве случаев, оказывается дешевле модульного источника питания. Это, безусловно, так, если брать во внимание только стоимость электронных компонентов и материалов. Дискретное решение имеет смысл тогда, когда речь идет о массовом выпуске изделия, то есть, в том случае, когда стоимость единицы продукции имеет существенное значение. Также дискретное решение оправдано, если речь идет о выпуске продукции с длительным жизненным циклом (20 и более лет). В этом случае применение покупных модулей может привести к неоднократной вынужденной модификации изделия. И, разумеется, если разработка и изготовление собственных источников питания — основная специализация компании. В остальных случаях применение модульных источников оправдано по следующим причинам:

  • Разработка качественных источников питания требует достаточно специфического инженерно-технического опыта у разработчиков. Если разработка линейных DC/DC-преобразователей считается задачей низкой сложности, то, например, разработка импульсных преобразователей, удовлетворяющих требованиям действующих стандартов по электромагнитной совместимости оценивается как задача средней или высокой сложности [1].
  • При разработке собственного дискретного решения всегда присутствуют риски возможных переделок в процессе отладки изделия и, как следствие, увеличение продолжительности времени разработки. Использование модульного решения сокращает время вывода конечного изделия на рынок.
  • Известные производители предлагают достаточно широкую номенклатуру изделий, что дает возможность выбрать оптимальное покупное решение, а не проектировать каждый раз новый вариант источника питания собственной разработки.
  • Сертификация, если таковая требуется, является проблемой производителя.

 

Основные параметры
DC/DC-преобразователей напряжения

Все разнообразные параметры, которые характеризуют работу DC/DC-преобразователей, можно разделить на две основные группы: эксплуатационные и точностные.

К наиболее важным эксплуатационным параметрам можно отнести:

  • Допустимый диапазон входного напряжения.
  • Выходную мощность преобразователя.
  • Коэффициент полезного действия.
  • Электрическую прочность изоляции.
  • Номинальное значение выходного напряжения.
  • Максимально допустимый ток нагрузки.
  • Допустимый диапазон рабочих температур.
  • Минимально допустимую нагрузку.
  • Показатели надежности.

Допустимый диапазон входного напряжения (Input Voltage) — диапазон входного напряжения, при котором преобразователь будет находиться в нормальном режиме работы и обеспечивать допустимые значения по всей совокупности заявленных параметров. Применительно к DC/DC-преобразователям имеет смысл пояснить некоторые сопутствующие термины:

Номинальное входное напряжение (Rated DC Input Voltage). Обычно это одна из величин: 5, 12, 24, или 48 В (хотя бывают и другие значения). Это всего лишь первая часть обозначения входного напряжения DC/DC-преобразователей.

Ширина допустимого диапазона (Input Range) — вторая часть обозначения входного напряжения. Наиболее популярные случаи: «10%», «2:1» и «4:1», хотя иногда встречаются и другие варианты. Термин «10%» для класса «24 В», например, обозначает пределы допустимого диапазона как 21,6…26,4 В. Термин «2:1» для того же класса обозначает диапазон 18…36 В (то есть, максимальное значение вдвое больше минимального). Термин «4:1» в аналогичном случае определяет диапазон 9…36 В. Необходимо отметить, что применение источников с расширенным диапазоном входного напряжения оправдано лишь тогда, когда условия эксплуатации не позволяют обойтись другими средствами. При прочих равных условиях «широкие» источники характеризуются большими потерями (в выпрямительных диодах, в трансформаторе, во входных фильтрах, на ключевом транзисторе), что, в свою очередь, снижает КПД преобразователя и вынуждает разработчика применить дополнительные решения для отвода тепла. Кроме того, преобразователи с расширенным диапазоном дают более широкий спектр помех и, соответственно, требуют дополнительных мер по обеспечению электромагнитной совместимости [2]. Иными словами, внешняя привлекательность источников расширенного диапазона может создать множество дополнительных проблем, которых можно избежать, применив преобразователи с более узким диапазоном входного напряжения.

Выходная мощность преобразователя (Output Power) — произведение величины выходного напряжение на максимально допустимое значение тока нагрузки (для многоканальных преобразователей — сумма по всем каналам). Однако, при этом следует иметь в виду, что указываемый в документации «класс по мощности» (Rated Power) не обязательно равен реальному значению выходной мощности. Это может быть просто указание на принадлежность к определенной группе моделей.

Коэффициент полезного действия или эффективность (Efficiency) — отношение значений выходной мощности к мощности на входе. Значение сильно зависит от множества конкретных условий, но важно иметь в виду, что наибольшая эффективность достигается при нагрузке, близкой к максимально допустимой. Кроме того, чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем меньше КПД.

Электрическая прочность изоляции (I/O Isolation Voltage) — значение разности потенциалов, приложенной к контактам входной и выходной цепей, которое не привело к пробою изоляции развязки между входным и выходным каскадами преобразователя. Разумеется, данный параметр имеет смысл только для изолированных преобразователей. Отметим, что напряжение изоляции не является точным измеренным значением. Фразу «1000 V DC Isolation» в документации следует понимать таким образом: в процессе заводских испытаний между контактами входной и выходной цепей на некоторое время было приложено постоянное напряжение 1000 В, и это не привело к появлению электрического пробоя. При этом необходимо иметь в виду следующее: во-первых, испытания могут проходить по разным методикам. Обычно используют методики одного из трех стандартов: UL1577, VDE0884 и IEC61010-01, что дает разные результаты, но при этом далеко не всегда в документации делается указание на примененную методику испытаний. Во-вторых, в некоторых случаях имеется в виду напряжение, которое может быть приложено к изоляции неограниченно долго (рабочее напряжение изоляции), в других случаях речь идет об испытательном напряжении, которое прикладывается к образцу в течение короткого времени (от нескольких микросекунд до минуты). Испытательное напряжение может в 10 раз превышать рабочее и предназначено для ускоренных испытаний в процессе исследований характеристик изделия. Поэтому сравнивать по данному параметру продукцию разных производителей затруднительно: для преобразователей Peak это значение дается для времени 3 с, для преобразователей Recom — 1 сек, MEAN WELL продолжительность воздействия не указывает. Как правило, в современных преобразователях диапазон значений электрической прочности изоляции варьируется в пределах 1000…6000 В.

Смысл параметров номинальное значение выходного напряжения, максимально допустимый ток нагрузки и допустимый диапазон рабочих температур очевиден и пояснений не требует.

Минимально допустимая нагрузка — это изменение выходного напряжения в зависимости от изменения величины нагрузки. Нормируется только в том случае, если величина нагрузки выше некоторого оговоренного значения (обычно — 10 или 20% от максимального). При меньших значениях преобразователь будет функционировать, но величина выходного напряжения может заметно отличаться от заявленного значения и иметь существенно более высокий уровень высокочастотных пульсаций. Указывается в процентах от максимального значения. В документации указывается совместно с параметром Load Regulation (нестабильность по нагрузке), который будет рассмотрен ниже.

Показатели надежности. В большинстве случаев производители используют вычисляемый показатель MTBF — среднее время между отказами или наработка на отказ (Mean time between failures). Значения, указываемые в документации производителей, имеют порядок 1000000 часов. Несложные подсчеты позволяют, казалось бы, сделать вывод, что этот интервал эквивалентен 114 годам круглосуточной работы. К сожалению, это не так. В реальности это обозначает, что вероятность выхода из строя модуля с таким значением MTBF в течение года равна 0,008766, то есть чуть менее одного изделия из сотни за год. Методику расчета MTBF можно найти в ГОСТ Р 27.002-2009 [3].

К точностным параметрам относятся следующие:

  • Точность установления выходного напряжения.
  • Величина пульсаций выходного напряжения.
  • Нестабильность по первичной цепи.
  • Нестабильность по нагрузке.
  • Температурный коэффициент напряжения.

Точность установления выходного напряжения (Voltage Accuracy). Несколько преобразователей одной и той же модели, работая в одинаковых условиях (входное напряжение, сопротивление нагрузки, рабочая температура и т.д.), сформируют выходные напряжения, значения которых (без учета пульсаций) будут отличаться, пусть даже незначительно. Точность установления выходного напряжения — это отклонение усредненной по времени величины реального выходного напряжения от номинального значения при определенном наборе эталонных внешних условий. Указывается в процентах от номинального значения. Иными словами, данный параметр показывает точность попадания выходного значения в номинал. Хорошей величиной для современных DC/DC-преобразователей считается ±1%.

Величина пульсаций выходного напряжения (Ripple and Noise). Даже в идеальных условиях, при отсутствии пульсаций во входном напряжении и неизменном токе в нагрузке, преобразователь «шумит» в частотном диапазоне 10…100 кГц, генерируя на выходе пульсации напряжения величиной 50…500 мВ. В специальных малошумящих преобразователях, предназначенных для питания чувствительных схем, уровень шума может быть снижен до 20 мВ. В обозначении единицы измерения производитель указывает «mV p-p». Добавка «р-р» указывает, что имеется в виду не отклонение от среднего, а размах напряжения пульсаций — от минимума отрицательного пика до максимума положительного.

(). Даже в идеальных условиях, при отсутствии пульсаций во входном напряжении и неизменном токе в нагрузке, преобразователь «шумит» в частотном диапазоне 10…100 кГц, генерируя на выходе пульсации напряжения величиной 50…500 мВ. В специальных малошумящих преобразователях, предназначенных для питания чувствительных схем, уровень шума может быть снижен до 20 мВ. В обозначении единицы измерения производитель указывает «mV p-p». Добавка «р-р» указывает, что имеется в виду не отклонение от среднего, а размах напряжения пульсаций — от минимума отрицательного пика до максимума положительного.

Нестабильность по первичной цепи, или нестабильность по входному напряжению (Line Regulation) — относительное изменение выходного напряжения в процентах при изменении разности входного и выходного напряжения в заданных пределах. При этом ток в нагрузке и значения остальных существенных параметров считаются неизменными. Значение этого параметра обычно не хуже ±2%, хорошими считаются значения от ±0,5% и ниже. То есть при изменении входного напряжения на 1 В изменение выходного напряжения не превысит 5 мВ.

Нестабильность по нагрузке, или нестабильность по напряжению (Load Regulation) — выраженное в процентах изменение выходного напряжения (при изменении величины нагрузки от максимума до минимума), отнесенное к номинальному значению выходного напряжения. Под минимальной нагрузкой обычно имеется в виду 10 или 20% от максимума. Значение именно этого параметра является критерием, по которому конкретную модель относят к стабилизированным или нестабилизированным преобразователям. Преобразователи с нестабильностью по нагрузке хуже ±5% принято считать нестабилизированными. Для стабилизированных преобразователей значение этого параметра обычно не хуже ±2%, а хорошими (как и в предыдущем случае) считаются значения от ±0,5% и ниже.

Температурный коэффициент напряжения (Temperature Coefficient) характеризует стабильность выходного напряжения при изменении рабочей температуры преобразователя. Рассчитывается как выраженное в процентах изменение выходного напряжения, отнесенное к номиналу выходного напряжения, при изменении рабочей температуры на 1°С. Значение 0,03%/°С является наиболее типичным.

 

Специальные функции
DC/DC-преобразователей напряжения

Большинство DC/DC-пре­образователей имеют ряд дополнительных функций, расширяющих возможности их применения.

Дистанционное управление преобразователем. Данный вход иногда еще обозначают как «On/Off» или «Shutdown». Вход позволяет отключить выходной каскад от нагрузки, то есть выключить преобразователь. Вход может использоваться для организации определенной последовательности включения-выключения источников питания, входящих в сложную систему электропитания. Вход также может использоваться для аварийного отключения нагрузки при нештатных ситуациях. В большинстве моделей преобразователей вход дистанционного управления, оставшийся неподключенным, эквивалентен режиму включения, но, тем не менее, желательно подключить его к «плюсу» или «минусу» входной цепи в соответствии с требованиями производителя.

Регулировка выходного напряжения. Некоторые модели преобразователей имеют дополнительный вход регулировки. К этому входу при необходимости подключается потенциометр, изменение сопротивления которого определяет изменение выходного напряжения в некоторых пределах. Обычно этот вход используется, если на проводах, подводящих питание к нагрузке, падением напряжения нельзя пренебречь. Тогда регулировка выходного напряжения позволяет компенсировать потери на проводах и довести до нагрузки напряжение требуемой величины.

Возможность параллельного и последовательного включения. Подавляющее большинство моделей преобразователей допускает параллельное и последовательное подключение нескольких источников. Если подобные операции по каким-то причинам недопустимы, то этот факт будет специально оговорен в документации производителя. Параллельное включение двух преобразователей применяется тогда, когда требуется увеличить выходной ток до величины, превышающей максимальное значение тока нагрузки одного модуля. Последовательное подключение используется для удвоения (или кратного увеличения) выходного напряжения. Методы, весьма популярные более 30 лет назад в условиях ограниченной номенклатуры советской элементной базы. В настоящее время, по личному мнению автора данной статьи, применение этих методов является очень спорным решением: линейка преобразователей любого серьезного производителя позволяет легко подобрать один модуль с требуемыми параметрами. Кроме того, во-первых, параллельное и последовательное включение снижают КПД каждого модуля, как по отдельности, так и в совокупности. Во-вторых, значения остальных количественных параметров (точность, пульсации, нестабильность по сети и по нагрузке) становятся непредсказуемыми. Поведение защитных механизмов также прогнозируется с трудом. Иными словами, если очень хочется использовать данные способы включения, то можно, но лучше обойтись другими решениями.

Защита от перегрузок по выходному току. Присутствует в подавляющем большинстве современных моделей преобразователей. Реализовано по одному из двух вариантов: отключению при перегрузке и переходу в режим стабилизации выходного тока. В первом случае, при превышении максимального значения выходного тока на 10…25% (зависит от конкретной модели преобразователя), происходит отключение нагрузки от выходного каскада, то есть, выключение источника. Во втором случае происходит фиксация уровня выходного тока на предельном уровне (уровень включения защиты), а выходное напряжение уменьшается до тех пор, пока выходная мощность не будет находиться в допустимых пределах.

Автоматический и ручной перезапуск. В случае отключения нагрузки требуется перезапуск устройства, то есть, его повторное включение. При ручном режиме источник, если сработала защита, остается выключенным сколь угодно долго до вмешательства оператора. Если предусмотрен автоматический перезапуск, то после отключения периодически измеряются параметры перегрузки по току или мощности. Если эти параметры нормализовались, то источник запускается в штатном режиме без участия оператора. Автоматический режим реализован в большинстве современных моделей. Соответственно, если защита построена по принципу стабилизации выходного тока, то перезапуск всегда автоматический: как только выходное напряжение повысится до номинального значения, происходит переключение в режим стабилизации выходного напряжения.

Защита от температурных перегрузок. Повышение температуры внутри модуля сверх предельно допустимых значений вызывает отключение нагрузки. При автоматическом перезапуске повторное включение модуля произойдет, как только температура снизится до некоторого порогового значения. В ручном режиме требуется вмешательство оператора.

 

Классификация DC/DC-преобразователей
как законченных покупных изделий

Первым и, вероятно, основным критерием для классификации является деление преобразователей на неизолированные и изолированные. В неизолированных преобразователях общий провод цепи входного напряжения является также и общим проводом выходной цепи напряжения. То есть, входной и выходной каскады преобразователя не развязаны между собой. Неизолированные импульсные преобразователи выполнены по одной из следующих топологий: понижающий (buck), повышающий (boost) или инвертирующий (buck-boost) преобразователь. В изолированных преобразователях цепи входного и выходного напряжения развязаны между собой посредством трансформатора, а цепь обратной связи развязана через оптопару. Используются следующие топологии: прямоходовой (forward), обратноходовой (flyback), полумостовой (half-bridge) и мостовой (full-bridge) преобразователи. Неизолированные модули применяются, как правило, в качестве PoL DC/DC-конверторов (Point of Load — точка нагрузки), то есть, для формирования электропитания конструктивного модуля не крупнее платы или отдельного компонента (процессора, микроконтроллера, FPGA, микросхем памяти). Основной причиной использования изолированных преобразователей являются требования электрической безопасности для различных областей применения (промышленные установки, медицинское оборудование, оборудование транспортных средств и т.д.). Иногда упоминают, что наличие гальванической развязки увеличивает стоимость преобразователя, и рекомендуют использовать изолированные преобразователи только при настоятельной необходимости [4]. С этим трудно согласиться, поскольку разница в стоимости очень невелика (если она есть). Количественные характеристики изолированных преобразователей никак не ниже, чем неизолированных. И, наконец, никто не запрещает соединить общие провода входной и выходной цепей в изолированном преобразователе внешним проводником, если развязка не нужна. Номенклатура изолированных преобразователей значительно шире и нет никакой необходимости искусственно создавать ограничения в выборе модуля с требуемыми параметрами.

Второй признак классификации модулей — по конструктивному исполнению. Здесь имеет смысл принять за основу классификацию, которую использует компания MEAN WELL, поскольку продукция этой компании представлена во всех сегментах. Выделяют четыре класса преобразователей:

  • Модульного исполнения (Module Type).
  • Для монтажа на печатную плату (On Board).
  • Бескорпусные (PCB).
  • Корпусного (встраиваемого) типа (Enclosed Type).

Преобразователи модульного исполнения — наиболее широкий класс преобразователей. У каждого из рассматриваемых производителей линейка этих изделий включает несколько десятков семейств; более сотни серий, если учитывать различные диапазоны входного питания; около тысячи или более различных номеров изделий (partnumber). Несмотря на столь широкий спектр, модульные преобразователи унифицированы по типам корпусов, расположению и назначению выводов. Это позволяет, с одной стороны, без особых проблем улучшать технико-экономические параметры изделий за счет установки более эффективных модулей взамен модуля, выбранного на стадии разработки. С другой стороны — позволяет обезопасить серийное производство от возможных перебоев в поставках компонентов за счет значительного количества относительно эквивалентных замен. Диапазон выходных мощностей источников данного типа: 0,25…60 Вт.

На рисунке 1 представлены наиболее популярные варианты конструктивного исполнения преобразователей модульного типа малой (0,25…8 Вт) мощности.

Варианты конструктивного исполнения преобразователей модульного типа малой мощности

Рис. 1. Варианты конструктивного исполнения преобразователей модульного типа малой мощности

Несколько слов о системе наименований при обозначении корпусов. Аббревиатура «SIP» обозначает Single In line Package, или корпус с одним рядом выводов. Соответственно, «DIP» — Dual In line Package, или корпус с двумя рядами выводов. Цифра после символов обозначает число выводов, включая и те, которые в реальности отсутствуют. Так, например, в корпусе SIP7, представленном на рисунке 1, в наличии только шесть выводов, отсутствует вывод 3, но длина корпуса определяется соотношением «семь выводов с шагом 2,54 мм». Аналогично, на видимой стороне корпуса DIP16 присутствуют только выводы 1, 7 и 8, но длина корпуса определяется соотношением «восемь выводов (на одной стороне корпуса) с шагом 2,54 мм». Для корпусов поверхностного монтажа цифра может обозначать и число выводов, реально присутствующих в корпусе (например, SMD6 и SMD7 на рисунке 1), так и число «знакомест» (SMD8 и SMD10).

На рисунке 2 представлены наиболее популярные варианты металлических корпусов для модулей средней мощности (10…60 Вт). Для мощностей 10…15 Вт могут применяться металлические корпуса с типоразмером корпуса микросхем DIP24 в вариантах как для поверхностного монтажа, так и для монтажа в отверстие. Для мощностей от 15 Вт и выше применяется «дюймовое» обозначение корпуса, например 2"x1", что обозначает внешние размеры корпуса 50,8х25,4 мм. Однако какие-то общие закономерности о количестве выводов и об их расположении не оговариваются.

 

Варианты конструктивного исполнения преобразователей модульного типа средней мощности

 

Рис. 2. Варианты конструктивного исполнения преобразователей модульного типа средней мощности

Преобразователи для монтажа на печатную плату присутствуют только в номенклатуре компании MEAN WELL. Нельзя сказать, что название класса выбрано компанией MEAN WELL удачно — преобразователи в модульном исполнении также предназначены именно для монтажа на печатную плату, без исключения. Принципиальная разница в следующем: модульные преобразователи выполнены в пластиковом или металлическом корпусе и доступ к элементам исключен. Модули для монтажа на плату выполнены в виде печатной платы, в некоторых случаях — с радиатором. Модули MEAN WELL серии NSD (три нижних изображения на рисунке 3) устанавливаются на плату горизонтально, выводами в отверстия и удерживаются только за счет пайки — какие либо крепежные отверстия отсутствуют. Модули серии NID (два верхних изображения) устанавливаются вертикально и, при необходимости, могут крепиться к радиатору. Модули NID — единственные неизолированные модули в линейке MEAN WELL. Диапазон мощностей: от 5 до 15 Вт для серии NSD; 30 и 60 Вт — для серии NID.

 

Варианты конструктивного исполнения преобразователей для монтажа на печатную плату

 

Рис. 3. Варианты конструктивного исполнения преобразователей для монтажа на печатную плату

Бескорпусные преобразователи присутствуют, в основном, только в номенклатуре компании MEAN WELL (есть еще одна модель PR15(OFM) в линейке Recom). Представляют собой законченную плату, устанавливаемую на шасси и закрепляемую винтами через крепежные отверстия. Электрические соединения осуществляются через стандартные разъемы. Данный класс представлен одной серией изделий PSD с выходной мощностью 5, 15, 30 и 45 Ватт. Варианты конструктивного исполнения источников данного типа показаны на рисунке 4.

 

Варианты конструктивного исполнения бескорпусных преобразователей

 

Рис. 4. Варианты конструктивного исполнения бескорпусных преобразователей

Преобразователи корпусного типа также присутствуют только в номенклатуре MEAN WELL. Класс представлен сериями SD (с диапазоном выходных мощностей от 15 до 1000 Ватт) и RSD (с диапазоном 100…300 Ватт). Конструктивное исполнение преобразователей данного класса иллюстрируется рисунком 5. Источники выполнены в виде платы, но, в отличие от бескорпусных моделей, помещены в корпус. Электрические соединения осуществляются через винтовые клеммы.

 

Варианты конструктивного исполнения преобразователей корпусного типа

 

Рис. 5. Варианты конструктивного исполнения преобразователей корпусного типа

Наконец, третий признак, по которому может осуществляться классификация преобразователей — число каналов в одном модуле. Наиболее популярный вариант — одноканальные источники положительного напряжения. Двухканальные источники предлагаются, как минимум, в трех исполнениях:

  • Два комплементарных канала (например, первый канал +5В, а второй -5В).
  • Два независимых канала одного номинала (например, два канала напряжением +5В). Такие модели встречаются в номенклатуре компаний Peak и Recom.
  • Два независимых канала разного номинала (например, первый канал +5В, а второй +12В). Подобные модели есть в линейке компании Peak.

Трехканальные источники включают в себя два комплиментарных канала одного номинала и один канал другого номинала, например +5 и ±12 В.

 

Сравнение номенклатуры модульных преобразователей компаний MEAN WELL, Recom и Peak

Довольно большое количество семейств в данном классе DC/DC-преобразователей делает затруднительным в рамках одной статьи сравнение номенклатуры продукции по всему диапазону выпускаемых устройств. В связи с этим, мы проведем сравнение по нескольким «точечным» позициям. Эту будут изолированные, стабилизированные одноканальные преобразователи с разной выходной мощностью: маломощные (1 и 5 Вт) преобразователи и преобразователи средней мощности (30 Вт). При этом, семейства, обладающие очень близкими количественными параметрами, но выпускаемые в различных корпусах, мы будем рассматривать как разные. И наоборот — семейства, выпускаемые в корпусе одного типа, но отличающиеся по какому-то одному параметру (напряжение изоляции, к примеру), будем считать одним семейством, указав в таблице наилучшее значение варьируемого параметра.

В таблице 1 представлены характеристики одноваттных DC/DC-преобразователей от трех рассматриваемых производителей.

Таблица 1. Характеристики DC/DC-преобразователей мощностью 1 Вт компаний MEAN WELL, Recom и Peak   

Наименование Мощность, Вт Входное напряжение, В Выходное напряжение, В Пульсации, мВ р-р Погрешность выходного напряжения, % Стабильность по сети, %
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 1 Вт (MEAN WELL)  
SUS01L-XX 1,0   4,5…5,5   —   +5   —   +9   +12   +15   —   100   2,0   1,2  
SUS01M-XX 10,8 — 13,2  
SUS01N-XX 21,6…26,4  
SUS01O-XX 43,2…52,8  
SPR01L-XX 4,5…5,5   1,0  
SPR01M-XX 10,8…13,2  
SPR01N-XX 21,6…26,4  
SPR01O-XX 43,2…52,8  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 1 Вт (RECOM)  
RSO-05XXS 1,0   4,5…9,0   +3,3   +5   —   +9   +12   +15   —   50   2,0   0,2  
RSO-12XXS 9,0…18,0  
RSO-24XXS 18,0…36,0  
RSO-48XXS 36,0…72,0  
RSO-12XXSZ 4,5…18,0   0,5  
RSO-24XXSZ 9,0…36,0  
RSO-48XXSZ 18,0…72,0  
RY-05XXS 4,5…5,5   —   100   5,0   1,0  
RY-09XXS 8,1…9,9  
RY-12XXS 10,8…13,2  
RY-15XXS 13,5…16,5  
RY-24XXS 21,6…26,4  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 1 Вт (PEAK)  
P6LG-05XX 1,0   4,5…5,5   +3,3   +5   +7,2   +9   +12   +15   —   50   2,0   0,5  
P6LG-12XX 10,8…13,2  
P6LG-24XX 21,6…26,4  
P6MG-05XX 4,5…5,5  
P6MG-12XX 10,8…13,2  
P6MG-24XX 21,6…26,4  
P6NG-05XX 4,5…9,0   —   +24   80  
P6NG-12XX 9,0…18,0  
P6NG-24XX 18,0…36,0  
P6NG-48XX 36,0…72,0  
P6FG-05XX 4,5…9,0  
P6FG-12XX 9,0…18,0  
P6FG-24XX 18,0…36,0  
P6FG-48XX 36,0…72,0  

 

Наименование Стабиль-ность по нагрузке, % Эффектив-ность (КПД), % Частота
коммутации, кГц
Напряжение
изоляции, В
Темпера-турный диапазон, °С Температурный коэффициент, %/°С Минимальная нагрузка, % от max
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 1 Вт (MEAN WELL)  
SUS01L-XX 0,8   72…74   50   1000   -25…60   0,03   20  
SUS01M-XX 75…80  
SUS01N-XX 78…83  
SUS01O-XX 79…83  
SPR01L-XX 1,0   57…60   -25…70   10  
SPR01M-XX 60…65  
SPR01N-XX 60…62  
SPR01O-XX 56…62  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 1 Вт (RECOM)  
RSO-05XXS 0,4   68…75   200   3000   -40…85   н.д.   10  
RSO-12XXS 72…83  
RSO-24XXS 70…80  
RSO-48XXS 70…83  
RSO-12XXSZ 0,5   68…78   100  
RSO-24XXSZ 70…83  
RSO-48XXSZ 70…80  
RY-05XXS 1,0   55…68   50   1000   -40…70  
RY-09XXS
RY-12XXS
RY-15XXS
RY-24XXS
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 1 Вт (PEAK)  
P6LG-05XX 0,5   57…68   50   3000   -40…85   0,02   0  
P6LG-12XX 57…68  
P6LG-24XX 60…68  
P6MG-05XX 57…67  
P6MG-12XX 57…68  
P6MG-24XX
57…68  
P6NG-05XX 1,0   67…70   100   1000   25  
P6NG-12XX 70…77  
P6NG-24XX 70…75  
P6NG-48XX 66…70  
P6FG-05XX 67…70  
P6FG-12XX 70…77  
P6FG-24XX 70…75  
P6FG-48XX 66…70  

Компания MEAN WELL предлагает два семейства: SUS01 в корпусе DIP16 и SPR01 в корпусе SIP7. Оба семейства предназначены для работы в четырех «узких» диапазонах входных напряжений, в каждом из диапазонов представлены четыре варианта значений выходного напряжения. Точностные параметры преобразователей — чуть хуже среднего уровня, температурный диапазон — похуже, чем у конкурентов. Серия SUS01, по крайней мере, имеет хорошее значение КПД, но SPR01 не имеет и этого. Единственное достоинство серии SPR01 (не указанное в таблице) — это очень невысокая цена, что дает возможность отнестись к перечисленным недостаткам снисходительно. Одноваттных преобразователей широкого входного диапазона в линейке MEAN WELL на данный момент нет.

Преобразователи семейства RY в линейке Recom по своим характеристикам во многом близки к SPR01, более того, выпускаются в том же корпусе SIP7. Точность хуже, температурный диапазон шире, но, в целом, изделия одного уровня. Но семейство RSO существенно отличает в лучшую сторону широкий диапазон входного напряжения класса «2:1» и «4:1», дополнительный номинал выходного напряжения +3,3 В, очень хорошие показатели точности, повышенная электрическая прочность изоляции, высокий КПД, широкий диапазон рабочих температур.

Линейка компании Peak отличается от конкурентов действительно широким разнообразием: пары P6LG (P6MG) и P6NG (P6FG) имеют очень близкие характеристики, но выпускаются в различных корпусах SIP8 (DIP16). Представлены преобразователи как узкого, так и широкого диапазона входных напряжений. В паре семейств P6LG (P6MG), кроме традиционных значений, присутствует не только номинал выходного напряжения +3,3 В, но и достаточно специфичные +7,2 В. В паре P6NG (P6FG) к номиналу +3,3 В добавлены +24 В. Семейства P6LG и P6MG по значениям КПД близки к семействам SPR01 и RY компаний-конкурентов, но при этом — лучше по точности, имеют более высокое значение напряжения изоляции, очень широкий температурный диапазон и не предъявляют требований по минимальной нагрузке. Семейства P6NG и P6FG по эффективности не дотягивают до 80%, по остальным параметрам смотрятся на одном уровне с SUS01, но хуже, чем RSO.

В таблице 2 представлены характеристики преобразователей мощностью 5 Вт.

Таблица 2. Характеристики DC/DC-преобразователей мощностью 5 Вт компаний MEAN WELL, Recom и Peak   

Наименование Мощность, Вт Входное напряжение, В Выходное напряжение, В Пульсации, мВ р-р Погрешность выходного напряжения, % Стабильность по сети, %
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 5 Вт (MEAN WELL)  
SCW05A-XX 5,0   9,0…18,0   —   +5   +9   +12   +15   —   60   2,0   0,5  
SCW05B-XX 18,0…36,0  
SCW05C-XX 36,0…72,0  
SLW05A-XX 9,0…18,0   0,2  
SLW05B-XX 18,0…36,0  
SLW05L-XX 36,0…72,0  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 5 Вт (RECOM)  
REC5-05XX 5,0   4,5…9,0   +3,3   +5   +9   +12   +15   —   50   2,0   0,3  
REC5-12XX 9,0…18,0  
REC5-24XX 18,0…36,0  
REC5-48XX 36,0…72,0  
REC5-24XX-Z 9,0…36,0   —  
REC5-48XX-Z 18,0…72,0  
REC6-05XX 6,0   4,5…9,0   —   +24   200  
REC6-12XX 9,0…18,0  
REC6-24XX 18,0…36,0  
REC6-48XX 36,0…72,0  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 5 Вт (PEAK)  
P22TG-12XX 5,0   9,0…18,0   +3,3   +5   +9   +12   +15   +24   60   1,0   0,5  
P22TG-24XX 18,0…36,0  
P22TG-48XX 36,0…72,0  
P22TG-24XX-Z 9,0…36,0  
P22TG-48XX-Z 18,0…72,0  
PECO5-12XX-Z2 9,0…18,0   —  
PECO5-24XX-Z2 18,0…36,0  
PECO5-48XX-Z2 36,0…72,0  
PECO5-24XX-Z4 9,0…36,0   +3,3   —   —  
PECO5-48XX-Z4 18,0…72,0  

 

Наименование Стабиль-ность по нагрузке, % Эффектив-ность (КПД), %» Частота
коммутации, кГц
Напряжение
изоляции, В
Темпера-турный диапазон, °С Температурный коэффициент, %/°С Минимальная нагрузка, % от max
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 5 Вт (MEAN WELL)  
SCW05A-XX 0,5   75…81   50   1000   -40…70   0,03   20  
SCW05B-XX 77…83  
SCW05C-XX 77…83  
SLW05A-XX 75…81   -25…70   10  
SLW05B-XX 77…81  
SLW05L-XX 77…85  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 5 Вт (RECOM)  
REC5-05XX 0,6   72…75   120   6000   -40…75   н.д.   20  
REC5-12XX 75…85  
REC5-24XX 75…85  
REC5-48XX 77…86  
REC5-24XX-Z 77…84   200  
REC5-48XX-Z 76…85  
REC6-05XX 80…83   100   10000  
REC6-12XX 81…84  
REC6-24XX 82…86  
REC6-48XX 77…82  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 5 Вт (PEAK)  
P22TG-12XX 0,5   73…81   266   3500   -40…85   0,02   10  
P22TG-24XX 75…82  
P22TG-48XX 75…83  
P22TG-24XX-Z 75…82  
P22TG-48XX-Z 75…82  
PECO5-12XX-Z2 75…81   100   -20…70  
PECO5-24XX-Z2 78…82  
PECO5-48XX-Z2 77…80  
PECO5-24XX-Z4 70…80   200  
PECO5-48XX-Z4 68…77  

Для преобразователей мощностью 5 Вт все производители выбрали корпус DIP24 (единственное исключение — преобразователь SLW05 от MEAN WELL — выполнен в корпусе 2"x1"). Выровнялась эффективность моделей у различных производителей — КПД источников имеют примерно одинаковые значения. Традиционно, у Peak самая широкая номенклатура предлагаемых номиналов в сочетании с хорошими точностными характеристиками. Номенклатура MEAN WELL ограничена наиболее популярными номиналами выходных напряжений, модули входного диапазона «4:1» в линейке отсутствуют. Традиционный плюс источников MEAN WELL — лучшая по сравнению с конкурентами цена. В линейке Recom все модели с хорошими параметрами вполне достаточной номенклатуры, но имеет смысл выделить семейство REC06 (хотя, формально, мощность этих модулей равна 6 Вт), поскольку, в сочетании с несколько более высоким КПД, они гарантируют электрическую прочность изоляции, равную 10000 В, что опережает возможности и MEAN WELL, и Peak.

Наконец, рассмотрим преобразователи мощностью 30 Ватт, представленные в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики DC/DC-преобразователей мощностью 30 Вт компаний MEAN WELL, Recom и Peak   

Наименование Мощность, Вт Входное
напряжение, В
Выходное напряжение, В Пульсации, мВ р-р Погрешность
выходного
напряжения, %
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 30 Вт (MEAN WELL)  
SKM30A-XX 30   9,0…18,0   —   +5   —   —   +12   +15   —   —   60   2,0  
SKM30B-XX 18,0…36,0  
SKM30C-XX 36,0…72,0  
SDM30A-XX 9,0…18,0   +3,3   100   3,0  
SDM30B-XX 18,0…36,0  
SDM30C-XX 36,0…72,0  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 30 Вт (RECOM)  
PR30-12XX-F 30   9,0…18,0   +3,3   +5   —   —   +12   +15   —   —   150   1,0  
PR30-24XX-F 18,0…36,0  
PR30-48XX-F 36,0…72,0  
PR30-24XX-FW 9,0…36,0  
PR30-48XX-FW 18,0…75,0  
PR30-12XX-E 9,0…18,0   75  
PR30-24XX-E 18,0…36,0  
PR30-48XX-E 36,0…72,0  
PR30-24XX-FW 10,0…40,0  
PR30-48XX-FW 18,0…75,0  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 30 Вт (PEAK)  
P30PG-12XX 30   9,0…18,0   +3,3   +5   +7,2   +9   +12   +15   +18   +24   100   1,0  
P30PG-24XX 18,0…36,0  
P30PG-48XX 36,0…72,0  
PK30WG-24XX 9,0…36,0   —   —   —   —   60   2,0  
PK30WG-48XX 18,0…72,0  
P30WG-12XX 9,0…18,0   +3,3   —   100   1,0  
P30WG-24XX 18,0…36,0  
P30WG-48XX 36,0…72,0  
P30WG-24XX-Z 9,0…36,0  
P30WG-48XX-Z 18,0…72,0  
PH30YG-12XX 9,0…18,0   —   —   +24   80   2,0  
PH30YG-24XX 18,0…36,0  
PH30YG-48XX 36,0…72,0  

  

Наименование Стабиль-ность по сети, % Стабиль-ность по нагрузке, % Эффектив-ность (КПД), % Частота комму-тации, кГц Напря-жение изоляции, В Темпера-турный диапазон, °С Темпера-турный коэффициент, %/°С Минимальная нагрузка, % от max
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 30 Вт (MEAN WELL)  
SKM30A-XX 0,2   0,5   88…89   300   1500   -40…75   0,03   10  
SKM30B-XX 88…90  
SKM30C-XX 88…90  
SDM30A-XX 1,0   1,0   77…80   225   1000   -25…85  
SDM30B-XX 79…83  
SDM30C-XX 80…85  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 30 Вт (RECOM)  
PR30-12XX-F 0,2   0,5   85…89   430   1600   -40…85   0,02   0  
PR30-24XX-F 87…91  
PR30-48XX-F 87…91  
PR30-24XX-FW 86…89  
PR30-48XX-FW 86…91  
PR30-12XX-E 85…88   300  
PR30-24XX-E 86…89  
PR30-48XX-E 87…90  
PR30-24XX-FW 0,5   87…88  
PR30-48XX-FW 87…88  
МОДУЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ 30 Вт (PEAK)  
P30PG-12XX 0,5   0,5   82…85   125   1500   -40…55   0,02   0  
P30PG-24XX 80…87  
P30PG-48XX 79…88  
PK30WG-24XX 1,0   88…90   400   1600   -40…50   10  
PK30WG-48XX 88…90  
P30WG-12XX 0,5   89…92   330   0  
P30WG-24XX 91…92  
P30WG-48XX 90…91  
P30WG-24XX-Z 89…91  
P30WG-48XX-Z 89…91  
PH30YG-12XX 82…84   250   1500   -40…70   0,05   25  
PH30YG-24XX 83…84  
PH30YG-48XX 84…85  

Мы наблюдаем, что количественные значения параметров модулей различных производителей практически выровнялись. Как и в предыдущих случаях, MEAN WELL ограничился двумя семействами, вновь проигнорирован диапазон входных напряжений «4:1», и вновь представлены только самые востребованные номиналы выходного напряжения. Модули Recom выполнены в двух вариантах корпусного исполнения (2»x1» и 2»x1,6»), причем каждый вариант содержит модели диапазона «2:1» и «4:1». Компания Peak вновь предложила очень широкую номенклатуру, как по номиналам, так и по исполнению, подтвердив свое лидерство по количеству позиций в линейке.

 

Заключение

Компания MEAN WELL имеет наиболее широкую номенклатуру конструктивных исполнений DC/DC-преобразователей. Помимо традиционных модульных преобразователей, как уже упоминалось, присутствуют бескорпусные и корпусные исполнения и конструкции для монтажа на плату. Нерегулируемые и неизолированные преобразователи представлены в номенклатуре отдельными сериями и, в целом, для данного производителя являются нехарактерными. Другими словами, это качественные изделия с хорошими значениями ключевых параметров, без особого разнообразия, но во всевозможных конструктивных исполнениях. И еще раз обратим внимание: продукция MEAN WELL с точки зрения цены выглядит гораздо симпатичнее по сравнению с конкурентами.

Номенклатура Peak имеет достаточное разнообразие моделей в рамках одного семейства — как правило, перебираются все варианты входных и выходных номиналов. Схожие модели часто предложены в нескольких вариантах конструктивного исполнения. Эксплуатационные и точностные характеристики не выдающиеся, но вполне приемлемы для большинства приложений.

Основная отличительная черта продукции Recom. та же — разнообразие вариантов. В том числе, для моделей средней (10…20 Вт) и большой (30…50 Вт) мощности. В линейке изделий попадаются серии, в которых один или несколько параметров доведены до эталонного значения: серия с очень высокой электрической прочностью (до 10000 В), серия с чрезвычайно широким температурным диапазоном (-55…100°С), серия маломощных повышающих преобразователей с высоким выходным напряжением (до 210 В постоянного тока). Широко представлена номенклатура нестабилизированных и неизолированных преобразователей. Если выделить главную отличительную черту продукции Recom, то это функциональное разнообразие предложенных решений.

Если рассматривать продукцию трех компаний в целом, то для любого приложения найдется приемлемое решение.

 

Литература

1. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному.- М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

2. Гончаров А., Негреба О. Особенности применения модулей вторичного электропитания с расширенным диапазоном входного напряжения. // Современная электроника, 2008, №7.

3. ГОСТ Р 27.002-2009 Надежность в технике. Термины и определения.

4. Кнаубер П. Как правильно выбрать DC/DC-преобразователь. // Электронные компоненты, 2011, №2.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: ac-dc-ac.vesti@compel.ru

 

 

EPP — семейство новых экономичных источников питания от MEAN WELL

 

С увеличением стоимости электроэнергии энергосберегающие требования к электронным устройствам становятся более строгими. В ответ на это компания MEAN WELL разработала новое семейство источников питания в открытом исполнении — EPP. Новое семейство источников представлено тремя сериями на мощности: 100, 150, и 300 Вт (EPP-100, EPP-150, EPP-300).

Источники серии EPP характеризуются повышенным значением КПД (до 93%), малой потребляемой мощностью на холостом ходу (менее 0,5 Вт), наличием активной схемы коррекции коэффициента мощности и высокой компактностью. Источники мощностью 100/150 Вт имеют размер 4"x2", а источники мощностью 300 Вт — 5"x3". EPP, наряду с уже выпускаемым семейством открытых источников питания EPS, позволяют обеспечить электронные изделия экономичными и компактными источниками питания в диапазоне мощности от 35 до 300 Вт.

Новое семейство преобразователей работоспособно в диапазоне температуры -30…70°С. Без дополнительного охлаждения источники можно эксплуатировать на мощности до 75% до температуры 50°С и со снижением мощности до 45% при температуре 70°С. Если применить внешний обдув источников со скоростью движения воздушного потока 20 CFM, новые источники можно эксплуатировать на полной мощности до 50°С и со снижением мощности до 60% при температуре 70°С.

Для питания вентилятора или каких-либо других целей рассматриваемые источники имеют дополнительный выход +12 В/0,3 А; серия EPP-300 дополнительно к этому имеет выход +5 В/1 А StandBy. Изделия обладают необходимым комплексом защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения на выходе и от перегрева.

 

Основные технические параметры

  • Выходная мощность 100, 150, 300Вт
  • Выходное напряжение 12, 15, 24, 27, 48В
  • Диапазон входного напряжения AC (90…264) В; DC (127…370) В
  • Коэффициент коррекции мощности >0,95
  • КПД до 93%
  • Мощность потребляемая без нагрузки менее 0,5Вт.
•••

Наши информационные каналы

О компании PEAK Electronics

Немецкая компания PEAK electronics GmbH уже достаточно хорошо известна на российском рынке. Компания выпускает свыше 12 000 наименований DC-DC конверторов для индустриального применения (-40С +85С ) в основном в стандартных корпусах: SMD, SIP4, SIP7, DIP8, DIP24, 1x2 дюйма, 1х1,5 дюйма, 2х2 дюйма со стандартным расположением выводов, мощностью от 0,25 до 60 Вт и прочностью изоляции от 1000 В до 5200 В. Компания производит также специализированную продукцию под конкретные требования заказчика. ...читать далее