Gebruikmaken van DC-DC-converters in ruimtekritische energiesysteemtoepassingen

Ontwerpers van energiesystemen staan ​​voortdurend onder druk omdat ze de taak hebben om zeer adaptieve oplossingen te ontwikkelen die voldoen aan de huidige operationele omgevingen zonder de cycli van ontwerp tot fabricage te onderbreken.

Ontwerpers van energiesystemen staan ​​voortdurend onder druk omdat ze de taak hebben om zeer adaptieve oplossingen te ontwikkelen die voldoen aan de huidige operationele omgevingen zonder de cycli van ontwerp tot fabricage te onderbreken.

Modules met een hoge vermogensdichtheid wekken veel belangstelling van wereldwijde ontwerpers die te maken hebben met beperkte ruimte op het bord in toepassingsgebieden zoals mobiele telecominfrastructuur, industriële automatisering, transport en embedded computerapparatuur. Het ingekapselde pakket en de uitstekende thermische prestaties vergroten het vertrouwen van ontwerpers over de betrouwbaarheid van deze producten op lange termijn, zelfs in de meest veeleisende industriële toepassingen.

Het ontwerpen van energiesystemen wordt steeds uitdagender omdat consumenten zich steeds meer aangetrokken voelen tot toepassingen die minimaal zijn ontworpen en hoge prestaties leveren terwijl ze kosteneffectief blijven. Het selecteren van de meest betaalbare op het bord gemonteerde stroomoplossingen is echter niet genoeg.

DC-DC-converters voor ontwerp van voedingssystemen

Betreed DC-DC-converters — voedingsmodules die net zo gemakkelijk kunnen worden gebruikt als plug-and-play-oplossingen. DC-DC-converters zijn ontworpen om te voldoen aan hoogrenderende output in een breed spectrum van ruimtekritieke toepassingen zoals consumentenelektronica, mobiele apparaten, batterijladers, gameconsoles, LCD-panelen en verlichtingssystemen, en point-of-sales (POS) ) apparaten, onder andere.

DC-DC-converters worden grofweg ingedeeld in de volgende twee categorieën: 

1. Transformatoren die de ene gelijkspanning in een andere veranderen via uitgangsspanning, die onafhankelijk is van de belasting.
2. Transformers met DC-DC-scheidingsbarrières die twee circuits elektrisch scheiden.

Op basis van de aard van hun constructie kunnen niet-gereguleerde DC-DC-converters tot 70 tot 90 procent energie-efficiëntie leveren, terwijl gereguleerde tot 85 procent efficiëntie leveren.

Dankzij het hoge rendement dat DC-DC-converters leveren, zijn ze een van de meest dynamische segmenten in het hele spectrum van vermogenselektronica gebleven. Er zijn twee belangrijke drijfveren waardoor de markt voor DC-DC-converters kan groeien: 

1. Grootschalige acceptatie van moderne computer- en telecommunicatietechnologieën.
2. Overvloedige mogelijkheden voor ontwerpers van voedingssystemen om te experimenteren en te innoveren op het niveau van circuitontwerp, converterarchitectuur en topologie, waardoor ze aangepaste convertermodules kunnen produceren die voldoen aan de vereisten op systeemniveau.

Voordelen DC-DC-converter

Het groeiende tempo van de integratie van DC-DC-converters in computer- en telecommunicatietechnologieën toont de superioriteit van de stroomarchitectuur aan, wat bijdraagt ​​aan de toegenomen acceptatie van deze modules. DC-DC-converters spelen een belangrijke rol bij het produceren van kleinere en minder gecompliceerde printplaatontwerpen (PCB's), dankzij de flexibiliteit die ze ontwerpers bieden op het gebied van experimenteren en aanpassen. Een dergelijke flexibiliteit stelt ontwerpers in staat de time-to-market te versnellen zonder afbreuk te doen aan de vereisten op systeemniveau.

Bovendien stellen op DC-DC-converters gebaseerde kleinere PCB-ontwerpen originele apparatuurfabrikanten (OEM's) in staat om de ruimte waarmee ze moeten werken te optimaliseren door aantrekkelijke functies toe te voegen binnen een kleine vormfactor - een essentieel kenmerk dat traditionele DC-DC-converters niet bieden . Als we deze factoren in overweging nemen, is het duidelijk waarom DC-DC-converters de go-to-component worden voor zeer efficiënte output in industriële ruimtekritieke toepassingen.

MINMAX MD DC-DC convertermodules

De MINMAX MD-familie van geïsoleerde DC-DC-convertermodules biedt een vermogensdichtheid tot 63,5 W/in3 voor gebruik in ontwerpen met beperkte ruimte. Deze modules bieden 6-10 watt om voedingssystemen te ondersteunen en hebben een industriestandaard voetafdruk van 0,94 "x 0,54", en zijn slechts 0,31" hoog en wegen 6,1 g.

Het hoge rendement van de vermogensregelingstechnologie van de modules en de thermische eigenschappen van het ontwerp van de behuizing zorgen ervoor dat de omvormers een zeer hoge vermogensdichtheid kunnen bereiken terwijl ze de werking ondersteunen bij temperaturen tot 90 °C.

Systeemontwerpingenieurs kunnen deze DC-DC-converter gebruiken om zowel de voetafdruk als het gewicht van de kaart te verminderen - meestal met 50% wanneer andere modules worden vervangen met een gelijkwaardig vermogen.

Figuur 1. De MINMAX MD-familie van DC-DC-convertermodules biedt een hoge vermogensdichtheid in een kleine vormfactor.

MINMAX creëerde een eenvoudig integratieproces voor MD-converters in eindproductontwerpen. De afgeschermde metalen behuizing met geïsoleerde grondplaat biedt uitstekende EMC-prestaties. De MD-producten zijn gecertificeerd voor naleving van de EN 55032 EMI-norm tot klasse A, en met de EN 61000-4-2/3/6/8-norm zijn er geen externe componenten nodig. Klasse A conformiteit met EN 61000-4-4/5 en met EN 55022 Klasse B vereist slechts een klein aantal externe componenten.

Isolatie van 1,5 kV beschermt gevoelige circuits tegen ruis en ondersteunt gebruik in veiligheidskritieke toepassingen.

De MD-convertermodules bieden een hoge efficiëntie en nauwkeurige regeling over het hele lijn-, belasting- en temperatuurbereik. Het typische piekrendement is 88% bij maximale belasting en het stroomverbruik bij nullast is slechts 0,1 W. Lijnregeling heeft een nominale waarde van ±0,2% en een belastingregeling is een nominale waarde van ±0,5%.

De omvormers hebben geen minimale belastingvereiste en behouden een stabiele regeling zonder oscillatie in onbelaste en lichte belasting. Een typische opstarttijd van 20 ms helpt ontwerpers om het risico van fouten in de systeemtiming te elimineren.

Figuur 2. Spanningsresultaten van de MD DC-DC convertermodules.

MD-converters voor beperkte PCB-ruimte

Aangezien ondernemingen productminiaturisatie en producten boordevol functies eisen, hebben ontwerpers van voedingssystemen geen andere keuze dan het beste te maken van de beperkte PCB-ruimte. Traditionele AC-DC-converters missen de flexibiliteit die ontwerpers in staat zou stellen te experimenteren en aangepaste lay-outs op de gegeven PCB-ruimte te innoveren.

Met het kleinste DIP-16-pakket stellen MINMAX MD-converters ontwerpers in staat om de PCB-ruimte optimaal te gebruiken. Ontwerpers kunnen nu geavanceerde prestatiekenmerken integreren die de productprestaties zouden kunnen verbeteren, waaronder een gegarandeerd stabiele output van 6-10 W, terwijl reguliere converters met dezelfde vormfactor slechts 3 W kunnen leveren. Kiezen voor deze DC-DC-converters kan een hoger niveau van efficiëntie bieden voor ruimtekritische toepassingen.

Industrieartikelen zijn een vorm van inhoud waarmee branchepartners nuttig nieuws, berichten en technologie kunnen delen met lezers van All About Circuits op een manier waarop redactionele inhoud niet goed geschikt is. Alle brancheartikelen zijn onderworpen aan strikte redactionele richtlijnen met de bedoeling de lezers nuttig nieuws, technische expertise of verhalen te bieden. De standpunten en meningen in brancheartikelen zijn die van de partner en niet noodzakelijk die van All About Circuits of zijn schrijvers.