Maksymalizacja wydajności sterowania urządzeniami zasilającymi dzięki odpowiedniej przetwornicy mocy sterownika bramek
Przełączające urządzenia półprzewodnikowe, takie jak tranzystory MOSFET wykonane z krzemu (Si), węglika krzemu (SiC) i azotku galu (GaN), a także tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) stanowią klucz do wydajnych projektów systemów zasilania.
Ilustracja 9: Wszystkie przetwornice prądu stałego z serii Murata MGJ2 mają ten sam wygląd zewnętrzny i rozmiar, ale charakteryzują się różnymi wartościami znamionowymi napięcia wejściowego i bipolarnymi parami napięcia wyjściowego. (Źródło ilustracji: Murata Power Solutions)
Spełnienie wymagań dotyczących przetwornic prądu stałego sterowników bramek
Zdając sobie sprawę z wielu trudnych i często sprzecznych wymagań dotyczących przetwornic prądu stałego sterowników bramek, firma Murata rozszerzyła swoją serię przewlekanych przetwornic prądu stałego MGJ2 o urządzenia do montażu powierzchniowego. Jej przetwornice są dobrze przystosowane do zasilania obwodów sterowników bramek po stronie wysokiej i niskiej tranzystorów IGBT i MOSFET w zastosowaniach o ograniczonej wolnej przestrzeni i dopuszczalnej masie ze względu na ich parametry działania, kompaktową konstrukcję i niski profil (około 20mm długości × 15mm szerokości × 4mm wysokości) oraz kompatybilność z procesami produkcyjnymi urządzeń SMD (ilustracja 9).
Produkty z tej grupy przetwornic o mocy 2W działają przy znamionowych napięciach wejściowych 5, 12 oraz 15V i oferują różne asymetryczne napięcia wyjściowe (+15V/-5V, +15V/-9V i +20V/-5V), co pozwala na osiągnięcie optymalnego sterowania przy najwyższej sprawności układu i minimalnych zakłóceniach elektromagnetycznych (EMI). Obudowy do montażu powierzchniowego ułatwiają fizyczną integrację ze sterownikami bramek i bardziej upakowane rozmieszczenie, zmniejszając w ten sposób złożoność oprzewodowania i jednocześnie minimalizując wychwytywanie zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) oraz zakłóceń o częstotliwościach radiowych (RFI).
Przetwornice serii MGJ2 są przeznaczone do zastosowań wymagających wysokich parametrów izolacyjnych i dV/dt w obwodach mostkowych stosowanych w sterownikach i przemiennikach silników, a ich przemysłowej klasy zakres temperatur znamionowych i konstrukcja gwarantują długą żywotność i niezawodność. Inne kluczowe atrybuty:
- Wzmocniona izolacja zgodna z normą UL62368 (oczekujące)
- Zgodność z normą ANSI/AAMI ES60601-1 (oczekujące)
- Napięcie probiercze izolacji 5,7kV= (na próbę „hi pot”)
- Bardzo niska pojemność izolacji
- Praca do temperatury +105°C (z obniżeniem wartości znamionowych)
- Zabezpieczenie przeciwzwarciowe
- Scharakteryzowana odporność na impulsowe zakłócenia w trybie wspólnym (CMTI) > 200kV/µs
- Ciągłe napięcie wytrzymywane bariery 2,5kV
- Scharakteryzowana odporność na wyładowania niezupełne
Dwie jednostki pokazują zakres parametrów działania dostępny w serii MGJ2:
• W przetwornicy MGJ2D152005MPC-R7 znamionowe napięcie wejściowe wynosi 15V (od 13,5 do 16,5V), a wyjścia są wysoce asymetryczne i mają napięcie +20V i -5,0V przy natężeniu do 80mA na każdym z nich. Kluczowe parametry to m.in. regulacja obciążenia 9% i 8% (maksymalnie) dla dwóch wyjść (odpowiednio), tętnienia i szumy poniżej 20/45mV (typowe/maksymalne), sprawność 71/76% (minimalna/typowa), pojemność izolacji tylko 3pF, średni czas do awarii (MTTF) wynoszący ok. 1100kHrs (określony zgodnie z normą MIL-HDBK-217 FN2) i 43500kHrs (według modeli obliczeniowych Telecordia SR-332).
• Przetwornica MGJ2D121509MPC-R7 ma znamionowe napięcie wejściowe 12V (od 10,8V do 13,2V) oraz znamionowe napięcia wyjściowe +15V i -9,0V, również przy natężeniu do 80mA. Inne kluczowe parametry to m.in. regulacja obciążenia 8%/13% (typowo/maksymalnie) dla wyjścia +15V oraz regulacja obciążenia 7%/12% (typowo/maksymalnie) dla wyjścia -9,0V, tętnienia i szumy poniżej 20/45mV (typowe/maksymalne), sprawność 72/77% (minimalna/typowa), pojemność izolacji 3pF i MTTF około 1550kHs (dla normy MIL-HDBK-217 FN2) i 47,800kHs (dla modelu Telecordia).
Wspólny arkusz danych dla produktów z tej serii nie tylko zawiera zestawienia i wykresy opisujące statyczne i dynamiczne parametry działania, ale też przywołuje wiele norm branżowych i przepisów regulacyjnych spełnianych przez te przetwornice, wraz z wyczerpującymi szczegółami dotyczącymi powiązanych warunków testowych stosowanych do określenia omawianych parametrów. Zapewnia to wyższy poziom zaufania i przyspiesza certyfikację produktów w zastosowaniach o surowych wymaganiach w zakresie zgodności.
Podsumowanie
Jednym z etapów w procesie projektowania zasilacza przełączającego jest dobór odpowiedniego tranzystora MOSFET lub IGBT. Związany jest z tym również sterownik bramek, który steruje urządzeniem przełączającym, szybko i wyraźnie przełączając go między stanami włączenia i wyłączenia. Sterownik z kolei potrzebuje odpowiedniej przetwornicy prądu stałego zapewniającej mu zasilanie robocze. Seria 2-watowych przetwornic prądu stałego MGJ2 firmy Murata przeznaczonych do montażu powierzchniowego zapewnia wymagane elektryczne parametry działania, a także spełnia wiele skomplikowanych wymogów bezpieczeństwa i przepisów wymaganych dla tej funkcji.
Żródło: Maksymalizacja wydajności sterowania urządzeniami zasilającymi dzięki odpowiedniej przetwornicy mocy sterownika bramek © Digi-Key
Autor: Bill Schweber
Kontakt w Polsce: Arkadiusz Rataj
Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey
Digi-Key Electronics Germany
0048 696 307 330
arkadiusz.rataj@digikey.com
poland.support@digikey.pl