Журнал "Новости Электроники", номер 15, 2008 год.Hi-Rel DC/DC-преобразователи и сетевые фильтры International Rectifier
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 www.irf.com из раздела для высоконадежной продукции www.irf.com/product-info/hi-rel.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: power.vesti@compel.ru
| Ваш комментарий к статье | ||||
