DC-DC преобразователи напряжения средней мощности типа AMR

Широкий модельный ряд DC/DC-преобразователей фирмы ASTEC AMR (Astec Medium Range), работающих в диапазоне мощностей от 25 до 150 Вт, объединяет общий подход к схемотехнике и дополнительным функциональным возможностям, заложенным в них (таблица 1). Еще 6 лет назад фирма ASTEC первой реализовала в серийных моделях AMR высокочастотные преобразователи с планарными трансформаторами, обмотками которых являются дорожки на печатной плате (рис. 1). Тогда же были выпущены и первые образцы с синхронным выпрямителем на выходе, не перешедшие, однако, в серию из-за отсутствия высококачественных комплектующих по приемлемой цене.

Весь модельный ряд DC/DC-преобразователей традиционно производился с выпрямителем только на диодах Шоттки. Постоянная погоня за повышением КПД и совершенствование элементной базы привели к замене диодов схемой синхронного выпрямления на МОП-транзисторах с низким сопротивлением канала. Это позволило поднять КПД на 6–8 % в основном за счет уменьшения падения напряжения на открытом ключе до 200 мВ и снижения времени переходных процессов в выпрямителе. Сегодня наибольшая экономическая эффективность синхронного выпрямления прогнозируется для модулей мощностью от 75 Вт и выше.

Традиционные серии ASTEC AK60C и BK60C с 2001 г. постепенно переходят на синхронное выпрямление. Это не связано ни с какими затратами для конечного потребителя: ни на переразводку печатной платы, ни на перекомпоновку конструкции. Новые модели просто вытесняют соответствующие старые в тех же корпусах и цоколевке, отличаясь только буквой «H» (High Efficiency, см. табл. 1) в суффиксе наименования и, конечно, высоким КПД (при практически неизменной цене).Большая часть моделей AMR имеет размеры и цоколевку так называемого «промышленного стандарта» (industry pinout), поддерживаемого основными «белыми» производителями DC/DC-преобразователей ARTESYN, LUCENT и ASTEC. С одной стороны, это мера конкурентной борьбы производителей, а с другой — выгода для потребителя, не боящегося смены поставщика.

Основные характеристики преобразователей AMR:

1. Диапазоны входных напряжений AMR рассчитаны на промышленную и бортовую автоматику (18…36 В) и телекоммуникационные приложения (36…75 В).
2. Высокая фиксированная частота преобразования 500 кГц (для некоторых моделей — 300 кГц) позволяет компенсировать броски тока нагрузки менее чем за 500 мкс.
3. Встроенные входные и выходные многозвенные LC-фильтры снижают уровень ВЧ-помех на нагрузке и в цепи питания.
4. Выходное напряжение регулируется в пределах не менее +10 % внешним потенциометром или опорным напряжением.
5. Точность стабилизации установленного напряжения составляет 0,2 % при изменении входного напряжения или выходного тока.
6. Непрерывная следящая защита от КЗ автоматически восстанавливает работоспособность модуля после снятия перегрузки.
7. Триггерная защита нагрузки от случайного броска выходного напряжения — более 130 % от номинала.
8. Максимальная рабочая температура основания +100 (+105) °С.
9. Триггерный датчик перегрева выше +100 (+125) °С.
10. Диапазон температур окружающего воздуха от –40 до +75 (+80) °С. В диапазоне от +75 до +100 °С отдаваемая в нагрузку мощность должна быть снижена линейно пропорционально температуре воздуха (т. н. derating).
11. Температура хранения -55…+105 (+125) °С.

Дополнительные функции преобразователей:

«ENABLE» — дистанционное включение/выключение сигналом ТТЛ-уровня (рис. 3).

«SENSE +/-» — входы отрицательной обратной связи, которые позволяют компенсировать падение напряжения на проводах в пределах 0,5 В, будучи присоединены непосредственно в точке подключения нагрузки.

«CLCK IN» — вход принудительной внешней синхронизации, на который можно подавать ТТЛ-сигнал 50 % скважности в диапазоне частот ±20 % от номинальной по паспорту для конкретного типа преобразователя.

«CURRENT SHARE» — высокоомный аналоговый выход/вход для активного динамического выравнивания токов при параллельном включении ряда однотипных модулей. У блоков, работающих на одну нагрузку, выводы «CURRENT SHARE» должны быть объединены вместе.

«LOAD SHARE» — передовая технология, по которой выполнены все модели, имеющие по два выхода +5 В и +3,3 В (рис. 4), позволяющая перераспределять токи нагрузки между обоими выходами в любой пропорции, в пределах максимально допустимой мощности модуля. Это позволяет свободно модернизировать аппаратуру, заменяя устаревающие пятивольтовые микросхемы новыми трехвольтовыми версиями, не заботясь о смене источника питания.

Все модули мощностью более 50 Вт имеют толстое медное основание и тщательно рассчитанную топологию, улучшающую перераспределение локально выделяемого тепла. Это устраняет внутренние температурные градиенты, увеличивая общую надежность блока, так как наработка на отказ его ключевых элементов прямо пропорциональна температуре.

В дальнейшем мы планируем рассказать о другом модельном ряде — APM (Astec Power Modules) с входными напряжениями до 400 В и мощностями до 1200 Вт в корпусах «brick» и «1/2 brick».

Международные сертификаты и подробную техническую информацию на все модули можно получить на сайте
http://www.astec-europe.com.