DC-DC преобразователи напряжения Astec малой и средней мощности

В предыдущей статье (КиТ № 5’2000, с. 14) мы знакомили специалистов с американской компанией ASTEC, долгие годы производящей самую широкую в мире гамму источников питания на любой вкус, и останавливались на сетевых источниках малой мощности. Для нового обзора, посвященного DC/DC-преобразователям напряжения, мы выбрали только серии малой и средней мощности (до 25 Вт). Их краткие технические характеристики приведены в табл. 1. Именно серии средней мощности (рис. 2) наиболее популярны у российских производителей средств связи и промышленной автоматики.

Рис. 1	Рис. 2

Причин, по которым DC/DC ASTEC оказались удачно удовлетворяющими специфичным требованиям отечественной промышленности, несколько:

• Низкая рабочая температура (–40 °С), как стандарт.
• Расширенный диапазон входных напряжений (в соотношении 1:4).
• Повышенная наработка на отказ (гарантия 5 лет).

У различных производителей такие параметры можно встретить нечасто, а их сочетание — редкость.

Все DC/DC ASTEC выпускаются под торговой маркой AMPSS (
Astec Modular Power Supply System), так как главное их назначение — построение модульных распределенных систем питания. Такие системы строятся по следующей схеме: один сетевой блок — одна общая внутренняя магистраль питания — несколько оконечных стабилизаторов. Оконечные стабилизаторы располагаются в непосредственной близости к нагрузке и содержат цепи дополнительной защиты и фильтрации. Распределенные системы находят в настоящее время все большее применение по ряду причин: повышенной электробезопасности, возможности N+1 резервирования оконечных стабилизаторов, «горячей» замены отказавших, простоты добавления резервной аккумуляторной батареи, лучшему отводу тепла и, как следствие, высокой надежности.

Большая часть преобразователей выпускается в корпусах, с размерами и цоколевкой, соответствующими промышленному стандарту «de-facto». Такая универсальность позволяет без труда заменять модули производства различных фирм и различных параметров в серийно уже выпускающихся изделиях. Сейчас DC/DC-преобразователи от 10 до 15 Вт чаще всего упаковываются в корпуса 1″ x 2″ (рис. 3), а от 15 до 25 Вт — в корпуса 2″ x 2″ (рис. 4). С развитием технологии в ближайшее время ожидается перевод 10-ваттных преобразователей в корпус DIP-28, а 20-ваттных — в корпуса 1″ x 2″.

Рис. 3	Рис. 4

Из традиционных моделей наиболее перспективными, по мнению специалистов ASTEC, являются серии AA10U (рис. 5) и AA25N. Их типовые особенности — малый пусковой ток и встроенные индуктивные фильтры на входе и выходе, ограничивающие напряжение пульсаций. Интегральные стабилитроны защищают нагрузку от случайных бросков напряжения на уровне 125 % от номинала. Проходная емкость вход/выход 110–250 пФ, при максимальном напряжении 1500 В. В моделях, имеющих регулируемый выход, регулировка осуществляется внешним потенциометром или напряжением смещения. Ряд изделий имеет защиту от перегрева до 130°С.

Последние годы все большее количество производств переходит на поверхностный монтаж. Для них появились первые преобразователи в SMD-корпусах (рис. 1).

AA05N, AA10N — предназначены для быстрой модернизации портативной аппаратуры под новые микросхемы, требующие 3,3 или 2,1 В питания, с возможностью регулирования. Они очень просты в использовании и не требуют никакой дополнительной обвязки. В отличие от остальных DC/DC- преобразователей, AA05N, AA10N не имеют гальванического разделения входа и выхода. Фиксированная рабочая частота 200 кГц и дистанционное отключение. Они полностью экранированы и очень компактны (SMD-корпус — 23Ѕ23Ѕ9 мм).

AK40A, AK42A — это новые серии, разработки 1999 г., имеющие высокие характеристики и дополнительные возможности. При этом усложнившаяся схема преобразователя, рассчитанная на 15 Вт, упакована в уменьшенный SMD-корпус, объемом всего 1 кубический дюйм. В них введен дополнительный каскад входных фильтров, важный для распределенных систем. Кроме стандартной возможности регулировки напряжения и дистанционного отключения появился активный ограничитель пускового тока, делающий возможной «горячую замену» неисправных модулей.

Серия AK42A отличается от AK40A наличием двух низковольтных выходов. Они предназначены для устройств, использующих смешанное питание (например, +5 и +3,3 В), становящееся все популярнее. Схемотехника AK42A реализует уникальную технологию Power Trading, иногда еще называемую Loadshare. Эти конвертеры автоматически перераспределяют потребляемую нагрузками мощность между обоими выходами в любой пропорции, в пределах суммарной мощности. Это позволяет свободно модернизировать аппаратуру, заменяя устаревающие 5-вольтовые микросхемы новыми 3-вольтовыми версиями, не заботясь о замене источника питания.

Обе серии AK40A и AK42A имеют наработку на отказ более 7,5 млн часов.

В следующей статье мы продолжим рассказ об оригинальных схемных особенностях DC/DC ASTEC мощностями от 30 до 500 Вт.

Примечания:

1. Регулировка выхода.
2. Дистанционное отключение.
3. Защита от КЗ и превышения напряжения.
4. Гальваническая связь выхода с входом.
5. Возможность «горячей замены».
6. Перераспределение нагрузки (Power Trading)