eng
Во многих современных приложениях требуются компактные монтируемые на печатную плату источники питания, способные надежно работать в сложных условиях и обладающие достаточно большой мощностью. Этим требования отвечают AC/DC-преобразователи серии PFE, выпускаемые компанией TDK-Lambda. Об их особенностях и достоинствах рассказывается в статье.
Теги: ac/dc-преобразователи ad/dc converters dc/dc converters dc/dc-преобразователи power supplies источники питания
Вобщем случае схемы распределенного питания состоят из двух основных элементов: AC/DC-конвертора, преобразующего переменное напряжение электрической сети в постоянное напряжение промежуточного уровня (например, 48 В), и DC/DC-конвертора, понижающего это напряжение до величины, требуемой нагрузкой [1]. DC/DC-преобразователь обычно размещают на печатной плате рядом с нагрузкой, а AC/DC-преобразователь – за пределами платы (рис.1а). При этом современные AC/DC-преобразователи оснащаются активным корректором коэффициента мощности. Для большинства систем такая конфигурация вполне подходит. Однако когда оборудование должно находиться вне помещения и при этом занимать минимальный объем, приходится зачастую искать другие решения.
Одно из них – использование специальных AC/DC-преобразователей, которые размещаются на той же плате, что и DC/DC-конверторы (рис.1б). И те, и другие, как правило, выполнены в форм-факторе brick (например, full brick). При таком решении уменьшаются размеры конечных изделий и устраняются соединительные силовые провода AC/DC-преобразователей. Хотя для работы этих преобразователей нужны некоторые дополнительные компоненты (конденсаторы, резисторы и др.), требуемое для них пространство все равно намного меньше размеров внешнего AC/DC-конвертора. И, кроме того, эти компоненты можно устанавливать автоматически в процессе монтажа печатной платы. Еще одно преимущество размещаемых на плате AC/DC-модулей в том, что они позволяют реализовать пассивное охлаждение – посредством радиаторов или путем прикрепления к теплоотводящей платформе корпуса системы.
Но наиболее эффективное решение – объединить AC/DC- и DC/DC-преобразователи в общем корпусе (рис.1в). Такие источники питания "два в одном" позволяют сэкономить до 50% места на печатной плате. Они очень удобны для систем с распределенным питанием, где используются локализованные к нагрузке (Point-of-load) преобразователи (рис.2), выполняющие окончательное понижение напряжения до различных значений, соответствующих тому или иному питаемому устройству. Поскольку устройства "два в одном" уже обеспечивают преобразование (с коррекцией коэффициента мощности) и понижение напряжения, а также изоляцию, в качестве Point-of-load-источников можно использовать недорогие неизолированные модули.
Источники питания "два в одном" разработала и выпустила компания TDK-Lambda. Это модели серии PFE (рис.3, табл.1) [2, 3]. Первые из них появились в 2007 году, и с тех пор модельный ряд постоянно расширялся. Сегодня в нем представлено 13 источников мощностью от 300 до 1000 Вт с различной функциональностью. Они выполнены в форм-факторе full brick и предназначены для монтажа на печатной плате.
Все преобразователи PFE рассчитаны на входное напряжение от 85 до 265 В AC с частотой 47–63 Гц. Выходное напряжение у разных моделей составляет 12, 28, 48 или 51 В, и его можно регулировать в диапазоне ±20% (кроме модели PFE700S-48). Все преобразователи выполняют коррекцию коэффициента мощности, причем значение коэффициента составляет не менее 0,95.
Модели серии PFE с буквой F в конце названия обладают расширенной функциональностью. Они имеют специальную схему активного распределения тока, встроенный источник опорного напряжения и возможность дистанционного включения-выключения. Схема распределения тока позволяет включать параллельно до шести модулей PFE и таким образом обеспечивать высокую выходную мощность (до 5,1 кВт при использовании моделей PFE-1000F) либо собирать схемы с резервированием для повышения надежности системы питания [3].
Следует отметить широкий диапазон рабочих температур преобразователей. У большинства моделей он составляет от –40 до 100˚C. При этом сами модули питания, несмотря на большую удельную мощность, выделяют сравнительно мало тепла за счет высокого КПД. Это позволяет отказаться от принудительного охлаждения. Компания TDK-Lambda предлагает специальные радиаторы для серии PFE (табл.2). Оптимальный радиатор для моделей PFE-S можно выбрать с помощью достаточно простых расчетов [4].
Устройства PFE соответствуют стандартам электробезопасности (IEC/EN/UL/CSA 60950-1) и электромагнитной совместимости и имеют двухлетнюю гарантию.
Благодаря своим прекрасным характеристикам – компактности, большой мощности, удобству охлаждения, способности работать при высоких температурах – преобразователи серии PFE могут успешно применяться в самых различных приложениях: промышленных, телекоммуникационных и транспортных системах, в том числе в проектах, требующих использования устройств, способных длительно работать в жестких условиях и без доступа потока воздуха.
Литература
Berman M. Challenges of space saving power supplies for harsh environment. – Design News, 2007, V.62, Issue 15, p.91.
PFE300–1000 Series. Datasheet. – www.tdk-lambda.ru.
Пресс-релизы по преобразователям серии PFE. – www.tdk-lambda.ru.
Берман М. Модули питания – как выбрать радиатор охлаждения. – Электроника: НТБ, 2013, №6, с.114–116.
Одно из них – использование специальных AC/DC-преобразователей, которые размещаются на той же плате, что и DC/DC-конверторы (рис.1б). И те, и другие, как правило, выполнены в форм-факторе brick (например, full brick). При таком решении уменьшаются размеры конечных изделий и устраняются соединительные силовые провода AC/DC-преобразователей. Хотя для работы этих преобразователей нужны некоторые дополнительные компоненты (конденсаторы, резисторы и др.), требуемое для них пространство все равно намного меньше размеров внешнего AC/DC-конвертора. И, кроме того, эти компоненты можно устанавливать автоматически в процессе монтажа печатной платы. Еще одно преимущество размещаемых на плате AC/DC-модулей в том, что они позволяют реализовать пассивное охлаждение – посредством радиаторов или путем прикрепления к теплоотводящей платформе корпуса системы.
Но наиболее эффективное решение – объединить AC/DC- и DC/DC-преобразователи в общем корпусе (рис.1в). Такие источники питания "два в одном" позволяют сэкономить до 50% места на печатной плате. Они очень удобны для систем с распределенным питанием, где используются локализованные к нагрузке (Point-of-load) преобразователи (рис.2), выполняющие окончательное понижение напряжения до различных значений, соответствующих тому или иному питаемому устройству. Поскольку устройства "два в одном" уже обеспечивают преобразование (с коррекцией коэффициента мощности) и понижение напряжения, а также изоляцию, в качестве Point-of-load-источников можно использовать недорогие неизолированные модули.
Источники питания "два в одном" разработала и выпустила компания TDK-Lambda. Это модели серии PFE (рис.3, табл.1) [2, 3]. Первые из них появились в 2007 году, и с тех пор модельный ряд постоянно расширялся. Сегодня в нем представлено 13 источников мощностью от 300 до 1000 Вт с различной функциональностью. Они выполнены в форм-факторе full brick и предназначены для монтажа на печатной плате.
Все преобразователи PFE рассчитаны на входное напряжение от 85 до 265 В AC с частотой 47–63 Гц. Выходное напряжение у разных моделей составляет 12, 28, 48 или 51 В, и его можно регулировать в диапазоне ±20% (кроме модели PFE700S-48). Все преобразователи выполняют коррекцию коэффициента мощности, причем значение коэффициента составляет не менее 0,95.
Модели серии PFE с буквой F в конце названия обладают расширенной функциональностью. Они имеют специальную схему активного распределения тока, встроенный источник опорного напряжения и возможность дистанционного включения-выключения. Схема распределения тока позволяет включать параллельно до шести модулей PFE и таким образом обеспечивать высокую выходную мощность (до 5,1 кВт при использовании моделей PFE-1000F) либо собирать схемы с резервированием для повышения надежности системы питания [3].
Следует отметить широкий диапазон рабочих температур преобразователей. У большинства моделей он составляет от –40 до 100˚C. При этом сами модули питания, несмотря на большую удельную мощность, выделяют сравнительно мало тепла за счет высокого КПД. Это позволяет отказаться от принудительного охлаждения. Компания TDK-Lambda предлагает специальные радиаторы для серии PFE (табл.2). Оптимальный радиатор для моделей PFE-S можно выбрать с помощью достаточно простых расчетов [4].
Устройства PFE соответствуют стандартам электробезопасности (IEC/EN/UL/CSA 60950-1) и электромагнитной совместимости и имеют двухлетнюю гарантию.
Благодаря своим прекрасным характеристикам – компактности, большой мощности, удобству охлаждения, способности работать при высоких температурах – преобразователи серии PFE могут успешно применяться в самых различных приложениях: промышленных, телекоммуникационных и транспортных системах, в том числе в проектах, требующих использования устройств, способных длительно работать в жестких условиях и без доступа потока воздуха.
Литература
Berman M. Challenges of space saving power supplies for harsh environment. – Design News, 2007, V.62, Issue 15, p.91.
PFE300–1000 Series. Datasheet. – www.tdk-lambda.ru.
Пресс-релизы по преобразователям серии PFE. – www.tdk-lambda.ru.
Берман М. Модули питания – как выбрать радиатор охлаждения. – Электроника: НТБ, 2013, №6, с.114–116.
Отзывы читателей
