Рубрики
Оборудование

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules Николай Скрипник В статье рассмотрены главные технические свойства модулей питания

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules Николай Скрипник

В статье рассмотрены главные технические свойства модулей питания (DC-DC преобразователей напряжения и DC-DC регуляторов напряжения) компании Ericsson Power Modules — 1-го из ведущих поставщиков источников питания.

Компания Ericsson Power Modules (ранее Ericsson Microelectronics AB) заходит в число ведущих компаний по производству DC-DC модулей питания для разных применений. А начиналось все в 1981 году, когда в группе компаний Ericsson появилось перспективное оборудование для разработки и производства маленьких DC-DC преобразователей напряжения. В 1983 году подразделением Energy Systems корпоративного отдела Ericsson Components начат выпуск интегральных преобразователей неизменного напряжения — DC-DC преобразователей. С сих пор открылась новенькая страничка в истории развития модулей питания. Разработанные преобразователи напряжения, в отличие от ранее выпускаемых модулей питания, имели малые габариты, высочайший уровень интеграции, неплохую теплопотерю, низкую цена. Новые стандартные силовые модули стали основой построения систем питания с распределенной структурой сначала для телекоммуникационного оборудования. При разработке модулей питания очень учитывались требования рынка, способности современных технологий, методы остывания, соответствие эталонам государственных и интернациональных организаций. В предстоящем раз в год на рынке силовой электроники возникают новые DC-DC преобразователей напряжения, новые высокоэффективные модули питания подразделения Energy System. Развитие модулей питания шло по пути увеличения интеграции, сокращения числа частей, внедрения действенных схем и топологий преобразователей напряжения, увеличения нагрузочной возможности, миниатюризации. Принципиальным направлением было понижение величины выходного напряжения при увеличении выходного тока, что соответствует современным тенденциям в полупроводниковой и микропроцессорной технике.

Знаменательными годами в истории подразделения Energy System группы компаний Ericsson были:

  • 1993 год — разработан и вышел на рынок модуль питания серии PKF MacroDens™ — 1-ый DC-DC преобразователей напряжения высочайшей плотности мощности с поверхностным монтажом (рис. 1);
  • 1996 год — учреждено совместное предприятие вШанхае (Китай) — Ericsson Simtec Electronics Company Ltd.;
  • 1997 год — открыт центр разработки высокоплотных DC-DC преобразователей напряжения на базе компании Richardson, штат Техас (США);
  • 1999 год — выпущены 1-ые преобразователи напряжения большой мощности;
  • 2001 год — в согласовании с требованиями потребителей на рынке появилисьпервые экологически незапятнанные (без свинца) DC-DC преобразователей напряжения серии PKD (рис. 2).
  • 2002 год — открыт новый завод по производству DC-DC преобразователей напряжения в Калмар (Швеция).
  • 2002 год — образована компания Ericsson Power Modules как автономная компания снутри группы компаний Ericsson.

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 1.
DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 2.

В 2003 году, спустя 20 лет с начала производства высокоинтегрированных DC-DC преобразователей напряжения, компания Ericsson Power Modules поставляла на рынок 17 серий модулей питания, включающих более 200 типономиналов DC-DC преобразователей напряжения и DC-DC регуляторов напряжения на мощность от 1,6 до 366 Вт.

DC-DC модули питания компании Ericsson Power Modules находят применение в телекоммуникационном оборудовании, в компьютерной и офисной технике, в промышленной и специальной электронике разных государств. К примеру, в Стране восходящего солнца, которая известна своими высочайшими требованиями к качеству компонент, реализовано более 3 миллионов DC-DC преобразователей напряжения компании Ericsson Power Modules. В Рф и странах СНГ модули питания компании Ericsson Power Modules также находят обширное применение в различной аппаратуре.

Главные технические свойства модулей питания, которые в текущее время выполняются компанией Ericsson Power Modules, представлены в таблице. Обозначенные в таблице данные позволяют найти серию модуля питания, которая удовлетворяет данным требованиям на величину входного и выходного напряжений и ток в нагрузке при нужном количестве выходов. 1-ые 16 серий (серии PKV…PKL) — DC-DC преобразователей напряжения, серии PMA, PMB и PMC — DC-DC регуляторы напряжения. Серии PKM-C, PKJ-E, PKB и PMA компания Ericsson Power Modules выпустила в продажу в 2003 году. В первом квартале 2004 года компания начинает выпускать DC-DC модули питания серий PMB, PMC и PKM-E.

Соответствующие особенности модулей питания:

  • широкий спектр входных напряжений: 9…75 В для DC-DC преобразователей напряжения и 3…16 В для DC-DC регуляторов напряжения;
  • DC-DC преобразователей напряжения выпускаются с одним, 2-мя и 3-мя выходными напряжениями в спектре от 0,9 до 28,2 В. DC/DC регуляторы напряжения выпускаются с одним выходным напряжением в спектре от 0,75 до 5 В;
  • точность выходного напряжения: ±1%;
  • наибольший ток в нагрузке: 100 А;
  • КПД: до 95,5%;
  • высочайшая плотность мощности: до 7,69 Вт/см3 (DC-DC преобразователей напряжения серии PKL) и до 15,8 Вт/см3 (DC/DC регуляторы напряжения серии PMC);
  • напряжение изоляции (вход-выход): до 2250 В (DC) для DC-DC преобразователей напряжения. DC/DCрегуляторы напряжения выполнены без гальванической развязки вход-выход;
  • температурный коэффициент: ±(0,02…0,03)%/°С;
  • спектр допустимых температур корпуса: -40… +100 (115) °С. Ряд серий преобразователей и регуляторов напряжения обеспечивают данные выходные характеристики без дополнительных теплоотводов;
  • спектр температур хранения: -55…+125 °С;
  • наработка на отказ: до 10 млн часов (DC-DC преобразователей напряжения серии PKF) и до 17 млн часов (DC/DC-регуляторы напряжения серийPMB и PMC); частота переключения: до 510 кГц;
  • шумы и пульсации на выходе преобразователей и регуляторов напряжения соответствуют интернациональным эталонам по электрической сопоставимости EN 55022/CISPR 22 и эталону США FCC part 15J;
  • красивые динамические свойства: 100 мкс при пике напряжения 150 мВ;
  • маленький профиль (до 7,5 мм для преобразователей напряжения серии PKD) обеспечивает особенные достоинства при использовании в аппаратуре с монтажной высотой 15 мм;
  • возможность монтажа как в отверстия, так и на поверхность печатных плат при горизонтальном и вертикальном размещении модулей питания.

DC-DC преобразователей напряжения и DC/DC-регуляторы напряжения имеют защиту от недлинного замыкания, перегрева, перегрузки по току и напряжению. Многие серии модулей питания допускают параллельное и последовательное включение. В ряде из их реализованы способности наружной синхронизации при параллельной работе и режимы дистанционного включения-отключения выходного напряжения при положительной и отрицательной логике.

Одними из более нужных являются DC-DC преобразователей напряжения серии PKF MacroDens. Компания Ericsson Power Modules за 10 лет (с 1993 года по 2003 год) воплотила более 27 миллионов DC-DC преобразователей напряжения этой серии. В текущее время потребители могут использовать более 40 типов преобразователей напряжения серии PKF. Преобразователи напряжения допускают установка в отверстия (индекс PI) и на поверхность (индекс SI) печатных плат.

Особенности DC-DC преобразователей напряжения, которые вышли на рынок в ближайшее время:

  • Серии PKM-C и PKJ-E. Преобразователи напряжения этих серий унаследовали все положительные свойства подобных серий PKM и PKJ, а новые технологии преобразования и новые магнитные материалы позволили повысить КПД и обеспечить красивые выходные свойства без дополнительных теплоотводов. В преобразователях напряжения реализованы функции защиты от перенапряжений и от недлинного замыкания, от превышения температуры, режимы мягенького старта, дистанционного управления и регулировки выходного напряжения. DC-DC преобразователей напряжения серии PKM-C (рис. 3) выполнены на мультислойных платах, имеют дополнительные выводы выходного тока. Такая конструкция принята по согласованию с другими производителями DC-DC преобразователей напряжения и в предстоящем будет базисным эталоном корпуса. В DC-DC преобразователях напряжения серии PKJ-E (рис. 4) объединены испытанные электронные решения серий PKN и PKJ, и это позволило улучшить важные электронные свойства. В преобразователях напряжения употребляется разработка синхронного выпрямления и достигается КПД 93% при полной нагрузке.

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 3.
DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 4.

  • Серия PKM-E. Семейство промышленного эталона quarter brick (рис. 5). Серия преобразователей напряжения характеризуется высочайшей надежностью, доступными ценами, разработана по технологии малого воздействия на окружающую среду. В особенности симпатичным для потребителей является наличие спектра входных напряжений 18…36 В (для промежных шин питания величиной 24 В).

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 5.

  • Серия PKB. Новое семейство DC-DC преобразователей напряжения промышленного эталона quarter brick. Его габариты на 30%, а цена на 50% меньше, чем у других преобразователей с подобными электронными чертами. Наработка на отказ (MTBF) более 3,7 млн часов при температуре среды +85 °С. В текущее время эти преобразователи напряжения выпускаются в корпусе для монтажа в отверстия печатной платы (рис. 6). В последнее время преобразователи напряжения этой серии будут выпускаться и в корпусе для поверхностного монтажа на плату.

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 6.
Особенности DC/DC-регуляторов напряжения

DC/DC-регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules характеризуются низкими значениями входных напряжений, отсутствием гальванической развязки меж входом и выходом. Они будут обширно употребляться для установки в конкретной близости от нагрузки (point of load — POL) и вместе с DC-DC преобразователей напряжения с гальванической развязкой обеспечат действенное функционирование систем распределенного питания с дополнительными значениями выходных напряжений. Владея высочайшим КПД, они отлично работают без дополнительных теплоотводов. В серии PMA (рис. 7) предусмотрена возможность регулировки выходного напряжения в маленьких границах при помощи наружного резистора. Реализован режим дистанционного управления с внедрением отрицательной и положительной логики. Вероятна обоюдная синхронизация DC/DC-регуляторов напряжения при их параллельном соединении. Корпус предназначен для монтажа на поверхность печатной платы. В сериях PMB (рис. 8) и PMC (рис. 9) регулировка выходного напряжения при помощи наружного резистора может осуществляться в более широких границах (0,75…3,6 В), что будет полезным при выборе рационального напряжения питания разрабатываемых устройств, к примеру, для обеспечения рационального режима работы микропроцессорных систем. Регулировка выходного напряжения осуществляется наружным резистором Radj, который подключается меж выводами Vadj и GND (рис. 10). Величина сопротивления резистора определяется выражением:

DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 7.
DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 8.
DC-DC преобразователи напряжения и DC-DC регуляторы напряжения компании Ericsson Power Modules
Рис. 9.

Для получения выходного напряжения, равного 0,75 В, наружный резистор не требуется. Наибольшая величина выходного напряжения равна 3,6 В. Корпус DC/DC регуляторов напряжения серии PMB предназначен для монтажа в отверстия на печатной плате при вертикальном размещении модуля питания. DC/DC регуляторы напряжения серии PMC созданы для монтажа на поверхность печатной платы.

В 2004 году компания Ericsson Power Modules присоединилась к альянсу POLA (Point of Load Alliance), который образован в 2003 году компаниями Texas Instruments, Emerson Network Power и Artesyn. Входящие в союз компании будут предлагать потребителям модули питания со стандартными размерами и расположением выводов, что позволит использовать их составляющие с схожими техническими чертами без конфигурации разводки печатной платы.

Посреди продукции компании Ericsson Power Modules имеются теплоотводы (радиаторы), повышающие эффективность использования DC-DC преобразователей напряжения при работе в широком спектре температур. Рациональные геометрические размеры, малый вес, низкие значения термического сопротивления меж корпусом DC-DC преобразователя напряжения и окружающей средой — вот главные особенности теплоотводов компании Ericsson Power Modules.

Компания Ericsson Power Modules предоставляет потребителям отладочные платы (testboard) на некие серии DC-DC преобразователей напряжения и DC/DC регуляторов напряжения для исследования их способностей.

Компания Ericsson Power Modules повсевременно расширяет номенклатуру собственных изделий, работает над улучшением свойства и надежности собственной продукции, понижением ее цены. Компания наращивает инвестиции в разработку и создание, чтоб сохранить положение фаворита в области сотворения компонент систем питания для разных применений: телекоммуникационное оборудование, мед аппаратура, военная и галлактическая индустрия, промышленные приложения. Повышенное внимание компания уделяет производству экологически незапятнанных модулей питания. Благодаря использованию ведущих технологий и новых материалов модули питания компании Ericsson Power Modules удовлетворяют всем интернациональным эталонам по воздействию на окружающую среду. Компаниям компании Ericsson Power Modules присвоен сертификат свойства ISO 9001/14001.