№1 / 2011 / статья 11

От 20 до 75 Ватт: мощные DC/DC PEAK для печатных плат

Андрей Конопельченко (КОМПЭЛ)

 

 

Мощные DC/DC-пре­образователи являются важной составляющей большого количества электронных устройств, к которым относятся:

  • Системы промышленной автоматики;
  • Приборы телекоммуникационных систем;
  • Приборы систем безопасности;
  • Приборы автомобильной техники.

Поскольку спектр решаемых задач достаточно широк, универсальные DC/DC-модули питания должны соответствовать ряду требований к электрическим и климатическим параметрам:

  • Высокое значение КПД;
  • Широкий диапазон рабочих температур;
  • Высокое среднее время наработки на отказ;
  • Электрическая прочность изоляции вход-выход не менее 1,5 кВ постоянного тока.

Универсальные DC/DC-преобра­зователи серий PK20VG, P30WG, PH30YG, PH40XG, PH40ZG, PH60ZG, PH75ZG соответствуют перечисленным требованиям и имеют ряд свойств, которые позволяют реализовать систему питания прибора эффективно и просто.

 

Обзор серий 20…75 Вт

Мощные DC/DC-преобразователи PEAK в диапазоне мощностей от 20 до 75 Вт выпускаются в металлических корпусах для монтажа на печатную плату (рис. 1) с одним, двумя или тремя выходами.

Внешний вид мощных модулей питания PEAK:       Внешний вид мощных модулей питания PEAK

Рис. 1. Внешний вид мощных модулей питания PEAK: а) PK20VG-1212E2:1LF (20 Вт); б) PH40XG-1212E2:1H30LF (40 Вт); в) PH75ZG-2424E2:1H30LF (75 Вт)

 

Номиналы выходного напряжения стандартные: 3,3; 5, 12 или 15 В. Модули выпускаются либо с «широким» диапазоном 2:1 входных напряжений 9…18, 18…36, 36…72, либо с «ультрашироким» диапазоном 9…36, 18…72 В. Высокое значение КПД от 78 до 90% позволяет применять модули без внешней системы отвода тепла в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 до 71°С для серий PH30YG, PH40XG, PH40ZG, PH60ZG, PH75ZG или от -40 до 50°С для серий PK20VG, P30WG. Если температура корпуса модуля превышает допустимое значение, выходная мощность уменьшается автоматически, и далее модуль выключается (кроме серий PK20VG, P30WG). Преобразователи PH30YG, PH40XG, PH40ZG, PH60ZG, PH75ZG выпускаются с различными вариантами электрической прочности изоляции вход-выход: 1,5; 1,6 или 3 кВ постоянного тока.

 

Основные технические параметры и свойства преобразователей:

  • Диапазон входных напряжений: 9…18, 18…36, 36…72, 9…36, 36…72В;
  • КПД : 78…90%;
  • Пульсации выходного напряжения: 80…240мВ;
  • Диапазон подстройки выходного напряжения: ±10% от номинального значения выходного напряжения;
  • Электрическая прочность изоляции: 1,5; 1,6 или 3кВ постоянного тока в зависимости от модели;
  • Диапазон рабочих температур: -40…71° или -40…50°С в зависимости от модели;
  • Среднее время наработки на отказ: 300000…800000 часов;
  • Комплекс защит: от короткого замыкания, перегрузки, превышения выходного напряжения, перегрева (кроме серий PK20VG, P30WG);
  • Подстройка выходного напряжения (кроме серии PK20VG);
  • Выносная обратная связь;
  • Дистанционное включение/выключение;
  • Плавный запуск.

Для удобства выбора в таблице 1 приведены варианты моделей DC/DC-преобразователей.

Таблица 1. Варианты моделей DC/DC-преобразователей мощностью от 20 до 75 Вт  

Наименование Диапазон Uвх, В (Uвх.ном, В) Uвых, В Iвых, мА
DC/DC-преобразователи мощностью 20 Вт в корпусе 1”x1”
PK20VG-xx3R3E2:1LF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 3,3 4500
PK20VG-xx05E2:1LF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 5 4000
PK20VG-xx12E2:1LF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 12 1660
PK20VG-xx15E2:1LF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 15 1330
DC/DC-преобразователи мощностью 30 Вт в корпусе 2”x1”
P30WG-xx3R3E4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) 3,3 7500
P30WG-xx05E4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) 5 6000
P30WG-xx5R1E4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) 5,1 6000
P30WG-xx12E4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) 12 2500
P30WG-xx15E4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) 15 2000
P30WG-xx05Z4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) ±5 ±3000
P30WG-xx12Z4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) ±12 ±1250
P30WG-xx15Z4:1LF 9…36 (24), 18…72 (48) ±15 ±1000
DC/DC-преобразователи мощностью 20…30 Вт в корпусе 2”x1,6”
PH20YG-xx3R3E4:1cLF* 9…36 (24), 18…72 (48) 3,3 6000
PH30YG-xx05E4:1cLF 9…36 (24), 18…72 (48) 5 6000
PH30YG-xx12E4:1cLF 9…36 (24), 18…72 (48) 12 2500
PH30YG-xx15E4:1cLF 9…36 (24), 18…72 (48) 15 2000
PH30YG-xx24E4:1cLF 9…36 (24), 18…72 (48) 24 1250
PH30YG-xx05Z4:1cLF 9…36 (24), 18…72 (48) ±5 ±3000
PH30YG-xx12Z4:1cLF 9…36 (24), 18…72 (48) ±12 ±1250
PH30YG-xx15Z4:1cLF 9…36 (24), 18…72 (48) ±15 ±1000
DC/DC-преобразователи мощностью 26…40 Вт в корпусе 2”x2”
PH26XG-xx3R3E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 3,3 8000
PH40XG-xx05E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 5 8000
PH40XG-xx12E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 12 3300
PH40XG-xx15E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 15 2600
PH40XG-xx24E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 24 1600
PH40XG-xx05Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±5 ±4000
PH40XG-xx12Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±12 ±1600
PH40XG-xx15Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±15 ±1300
DC/DC-преобразователи мощностью 33…75 Вт в корпусе 3”x2,6”
PH33ZG-xx3R3E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 3,3 10000
PH40ZG-xx05E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 5 8000
PH60ZG-xx12E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 12 5000
PH60ZG-xx15E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 15 4000
PH60ZG-xx24E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 24 2500
PH75ZG-xx12E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 12 6250
PH75ZG-xx15E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 15 5000
PH75ZG-xx24E2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) 24 3125
PH40ZG-xx05Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±5 ±4000
PH60ZG-xx12Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±12 ±2500
PH60ZG-xx15Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±15 ±2000
PH75ZG-xx12Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±12 ±3125
PH75ZG-xx15Z2:1cLF 9…18 (12), 18…36 (24), 36…72 (48) ±15 ±2500
* Вместо «с» может подставляться суффикс H30, обозначающий электрическую прочность изоляции вход-выход 3 кВ постоянного тока.

Вместо «с» может подставляться суффикс H30, обозначающий электрическую прочность изоляции вход-выход 3 кВ постоянного тока.

 

Рекомендации по применению

Параллельное включение

При построении систем распределенного питания электронных устройств DC/DC-преобразователи иногда необходимо включать параллельно. Параллельное включение модулей применяется для увеличения выходной мощности или построения систем резервирования питания. Источники питания PEAK electronics не имеет встроенной функции параллельного включения, поэтому на выходе каждого из модулей питания нужно установить дополнительный диод (см. рис. 2). При необходимости можно использовать отдельные предохранители на входе каждого модуля, чтобы исключить возникновение короткого замыкания по входу.

 

Схема параллельного включения DC/DC-преобразователей

 

Рис. 2. Схема параллельного включения DC/DC-преобразователей

 

Последовательное включение

Последовательное включение применяется для увеличения выходного напряжения. Типичная схема последовательного включения приведена на рисунке 3.

 

Схема последовательного включения DC/DC-преобразователей

 

Рис. 3. Схема последовательного включения DC/DC-преобразователей

 

Дистанционное включение

Функция дистанционного включения позволяет включать и выключать выходное напряжение DC/DC-преобразователя. Эта функция востребована в устройствах с резервным питанием, либо в устройствах, где важна последовательность включения отдельных модулей. Типичная схема дистанционного включения мощного DC/DC-преобразователя PEAK приведена на рисунке 4.

 

Схема дистанционного включения/выключения DC/DC-преобразователя

 

Рис. 4. Схема дистанционного включения/выключения DC/DC-преобразователя

 

При подаче высокого уровня сигнала, например, 5 В, источник питания находится в состоянии «выключено», а при низком уровне 0 В источник питания находится в состоянии «включено». В качестве транзистора VT1 можно применить BC817 или BC639, резистор рассчитывается по формуле.

 

Подстройка выходного напряжения

У модулей питания серий P30WG, PH30YG, PH40XG, PH40ZG, PH60ZG, PH75ZG есть встроенная функция подстройки выходного напряжения. Она применяется для получения нестандартного значения выходного напряжения, а также для компенсации падения напряжения на подводящих проводах в случае удаленности конечного потребителя (нагрузки) от источника питания. Диапазон подстройки выходного напряжения составляет ±10% от номинального значения. Для осуществления регулировки выходного напряжения необходимо подключить внешний переменный резистор между выводами «TRIM» и «+Uвых», если нужно увеличить выходное напряжение или между «TRIM» и «-Uвых» в случае уменьшения выходного напряжения (см. рис. 5).

Схемы подстройки выходного напряжения DC/DC-преобразователя     Схемы подстройки выходного напряжения DC/DC-преобразователя

Рис. 5. Схемы подстройки выходного напряжения DC/DC-преобразователя: а) понижение Uвых, б) повышение Uвых

 

Номинал переменного резистора выбирается по фирменному техническому описанию DC/DC-преобразователя в зависимости от номинала выходного напряжения.

 

Дистанционный контроль выходного напряжения

Самые мощные источники питания PH40ZG (40 Вт), PH60ZG (60 Вт), PH75ZG (75 Вт) могут осуществлять дистанционный контроль выходного напряжения. Эта опция необходима для компенсации падения напряжения на проводах, если нагрузка удалена от источника питания. Для реализации этой опции нужно подключить выносную обратную связь. Она подключается при помощи витой пары тонких сигнальных проводов непосредственно к нагрузке и к выводам «+Sense» и «-Sense» модуля питания согласно схеме на рис. 6.

 

Схема подключения выносной обратной связи DC/DC-преобразователя

 

Рис. 6. Схема подключения выносной обратной связи DC/DC-преобразователя

Если в системе питания нет необходимости в применении выносной обратной связи, вывод «+Sense» нужно замкнуть на вывод «+Uвых», а вывод «-Sense» — на вывод «-Uвых».

 

Входной и выходной фильтры

DC/DC-преобразователи PK20VG, P30WG, PH30YG, PH40XG, PH40ZG, PH60ZG, PH75ZG имеют встроенные входной и выходной фильтры. Однако при построении сложных систем распределенного питания или измерительной техники иногда приходиться повышать помехоустойчивость системы и понижать уровень выходных пульсаций преобразователей. Для этого, как правило, применяются LC-фильтры (см. рис. 7).

 

Дополнительные фильтры на входе и выходе DC/DC-преобразователя

 

Рис. 7. Дополнительные фильтры на входе и выходе DC/DC-преобразователя

Расчет фильтра нужно начинать с частоты среза, которая выбирается исходя из основной частоты пульсаций. Для примера рассчитаем выходной фильтр к источнику питания PH40XG-2405E2:1LF. Основная частота преобразования составляет 250 кГц. Зададим частоту среза 25 кГц, что составляет 10% от основной частоты преобразования. Для удобства зададим значение конденсатора C2 = 22 мкФ, а значение индуктивности L2 можно вычислить по формуле:

 

Ближайшее значение индуктивности в номенклатуре компании Sumida: 2,4 мкГн.

В данном случае можно применить катушку индуктивности CDRH10D48/ANP-2R4MC (L= 2,4 мкГн) компании Sumida и конденсатор CC1210KKX5R6BB2262 = 22 мкФ*10 В) Yageo из программы поставок компании КОМПЭЛ.

 

Заключение

Модули питания PK20VG, P30WG, PH30YG, PH40XG, PH40ZG, PH60ZG, PH75ZG обладают рядом ключевых особенностей, к которым относятся: компактность, экономичность, надежность, широкий диапазон рабочих температур, полный комплекс защит, плавный запуск, дистанционное включение/выключение, подстройка выходного напряжения, дистанционный контроль выходного напряжения. Эти ключевые особенности позволяют организовать питание электронных устройств самого разнообразного назначения оптимальным образом.

Подробную информацию об этих и других источниках питания можно найти на специализированном сайте официального дистрибьютора PEAK компании КОМПЭЛ / в разделе «Источники питания/DCDC». На сайте реализованы параметрический поиск, автоматическое определение аналогов и постоянное обновление информации о технических параметрах, а также цене и наличии на складе. Источники питания PK20VG, P30WG, PH30YG, PH40XG, PH40ZG, PH60ZG, PH75ZG имеются на складе КОМПЭЛ в Москве, и их можно оперативно заказать у менеджеров по продажам.

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

 

 

DPP-3 — трехфазные источники питания TDK-Lambda на DIN-рейку

 

Серия DPP-3 состоит из 4-х номиналов мощностей: 120, 240, 480 или 960 Вт с выходными напряжениями 12, 24, 48 В и предназначена для промышленной автоматики, систем измерений и контроля, систем распределенного питания.

Источники питания DPP-3 работают от 3-х фазной сети переменного тока диапазона 340…575 В частотой 47…63 Гц без необходимости переключения или регулировки. Каждая модель содержит корректор коэффициента мощности. Важным свойством серии является двухфазная работоспособность: при пропадании одной фазы блок будет продолжать работать со снижением мощности всего до 80%!

Выходное напряжение модуля можно подстроить с помощью потенциометра на передней панели. Это нужно для компенсации падения напряжения в силовых проводниках к нагрузке. Возможно параллельное соединение 2-х модулей для увеличения мощности. Нестабильность по нагрузке при параллельном соединении составляет ±5%, при одиночной работе- ±1%. Для дополнительного удобства в применениях автоматики и контроля 24-вольтные модели имеют реле слежения за выходным напряжением. Его нормально разомкнутый контакт замыкается, если напряжение находится в диапазоне между 17,6 и 19,4 В. DPP-3 имеют комплекс защит. Это защита от перенапряжения, защита от перегрева с автоматическим перезапуском и защита от перегрузки, в моделях 480 Вт можно выбрать между защитой типа hiccup (импульсное срабатывание) или продолжительным ограничением тока. Серия источников питания DPP-3 отвечает стандартам EN55022, класс «В» по кондуктивной и излучаемой помехе, имеет знак СЕ (соответсвие европейским стандартам и разрешение на продажу в Европе), а также одобрена по стандартам безопасности UL/EN60950-1 и UL508. Все модели крепятся на DIN-профилях стандарта TS35/7.5 или TS35/15, имеют прочный металлический корпус и удобные в эксплуатации клеммы под винт.

Наши информационные каналы

Рубрики:

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