В помощь разработчику: путеводитель в мир DC/DC-преобразователей
04.03.2018301

Предлагаем вниманию инженеров-разработчиков 3-е издание «Книги знаний» (DC/DC Book of Knowledge. Practical tips for the User), созданное техническим директором австрийской компании RECOM, одного из наиболее динамичных и инновационных производителей стандартных источников питания для различных отраслей промышленности, коммерческого и потребительского сектора.

recom-book-of-knowledge-1

«Книга знаний» от Стива Робертса (Steve Roberts) родилась не на пустом месте. Изначально, начав разработку и производство стандартных источников питания более 25 лет назад, компания RECOM создала небольшое руководство для пользователей, для которых объем информации, изложенный в спецификациях, казался недостаточным. По мере совершенствования продукции фирмы и роста ее компетенций в отрасли рос и объем руководства, достигший около 70 страниц пояснений принципов работы преобразователей питания.

recom-book-of-knowledge-3

В 2014 году Стив Робертс, технический директор RECOM, выпустил первое издание своей «Книги знаний«. Эта книга предназначена не только для пользователей продукции RECOM, но и для широкого круга инженеров-разработчиков, работающих над схемотехникой современных преобразователей питания. А также для студентов и молодых инженеров, только делающих первые шаги в отрасли.

recom-campus-4

Делая ставку на молодежь, компания RECOM ежегодно приглашает талантливых студентов выпускных курсов из технических ВУЗов Австрии и Германии пройти интернатуру на базе исследовательского кампуса компании в австрийской земле Зальцбург. Кампус расположен среди зеленых лужаек на берегу горного озера и со всех сторон окружен блистательными Альпами. Впрочем, альпийская идиллия и близость горнолыжных курортов не должны обманывать – ребятам в кампусе предстоит пройти насыщенный курс подготовки и плотно поработать бок-о-бок с более опытными инженерами компании. Лучшие интерны смогут по завершении учебы получить приглашение работать в компании.

recom-campus-1

Судя по дотошности автора в освещении всех возможных нюансов, связанных с разработкой и эксплуатацией преобразователей постоянного тока, а также тщательности изложения материала, во многом книга ориентирована на такую вот талантливую молодежь, готовую «проглотить» накопленный опыт предшественников, чтобы идти дальше. Конечно, «с наскоку» книгу не возьмешь: 287 страниц технического текста, обильно сдобренного формулами, графиками и таблицами – это не чтиво одного вечера. С другой стороны, помимо багажа технических знаний автор несомненно имеет и задатки литератора – книга написана простым и понятным языком, без излишней академичности. Писалось инженером для инженеров – и этим все сказано. Читается книга легко и… Впрочем, почитайте сами и сложите собственное мнение о работе.

recom-campus-2

Третье издание «Книги знаний» автору удалось подготовить в аккурат к открытию выставки electronica-2016, проходившей в Мюнхене в ноябре. Отличие 3-е издания от предыдыущих – в расширении разделов, посвященного безопасности и ЭМС. Т.е. именно тем вопросам, которые являются одними из наиболее актуальных в отрасли. Также был добавлен раздел по магнетикам, раскрывающий физику некоторых процессов и, несомненно, расширяющий кругозор читателя.

recom-at-electronica-2016

Заинтересованные специалисты могут заказать бумажную копию книги (не факт, что она будет бесплатной) либо, зарегистрировавшись на сайте компании, получить бесплатную PDF-копию книги, точнее, ссылку для скачивания файла с сайта компании. Сложно сказать, случайно ли или осознанно, но для не особо горящих желанием регистрироваться и оставлять кому бы то ни было свои персональные данные, администраторы сайта RECOM оставили не афишируемую возможность скачать pdf-файл книги и напрямую без регистрации (см. ссылку в соседней колонке). Впрочем, если «дырку» прикроют, не лишайте себя удовольствия заполучить качественное инженерное чтиво и получите книгу после регистрации.

recom-campus-3

Оценить системность подхода автора книги к теме можно, всего лишь взглянув на содержание:

  1. Introduction
  • 1.1 Linear Regulators
  • 1.1.1 Efficiency of a Linear Regulator
  • 1.1.2 Other Properties of the Linear Regulator
  • 1.1.3 LDO Linear Regulators
  • 1.2 Switching Regulator
  • 1.2.1 Switching Frequency and Inductor Size
  • 1.2.2 Switching Regulator Topologies
  • 1.2.2.1 Non-Isolated DC/DC Converter
  • 1.2.2.1.1 Switching Transistors
  • 1.2.2.1.2 Buck Converter
  • 1.2.2.1.3 Buck Converter Applications
  • 1.2.2.1.4 Boost Converter
  • 1.2.2.1.5 Boost Converter Applications
  • 1.2.2.1.6 Buck-Boost (Inverting) Converter
  • 1.2.2.1.7 Buck/Boost Discontinuous and Continuous Mode
  • 1.2.2.1.8 Synchronous and Asynchronous Conversion
  • 1.2.2.1.9 Two Stage Boost/Buck (Ćuk Converter)
  • 1.2.2.1.10 Two Stage Boost/Buck SEPIC Converter
  • 1.2.2.1.11 Two Stage Boost/Buck ZETA Converter
  • 1.2.2.1.12 Multiphase DC/DC Converters
  • 1.2.2.2 Isolated DC/DC Converters
  • 1.2.2.2.1 Flyback DC/DC Converter
  • 1.2.2.2.2 Forward DC/DC Converter
  • 1.2.2.2.3 Active Clamp Forward Converter
  • 1.2.2.2.4 Push-Pull Converter
  • 1.2.2.2.5 Half Bridge and Full Bridge Converters
  • 1.2.2.2.6 Busconverter or Ratiometric Converter
  • 1.2.2.2.7 Unregulated Push-Pull Converter
  • 1.2.3 Parasitic Elements and their Effects
  • 1.2.3.1 QR Converter
  • 1.2.3.2 RM Converter
  • 1.2.4 Efficiency of DC/DC Converters
  • 1.2.5 PWM-Regulation Techniques
  • 1.2.6 DC/DC Converter Regulation
  • 1.2.6.1 Regulation of Multiple Outputs
  • 1.2.6.2 Remote Sense
  • 1.2.7 Limitations on the Input Voltage Range
  • 1.2.8 Synchronous Rectification
  • 1.2.9 Planar Transformers
  • 1.2.10 Package Styles of DC/DC Converters
  1. Feedback Loops
  • 2.1 Introduction
  • 2.2 Open Loop Design
  • 2.3 Closed Loops
  • 2.4 Feedback Loop Compensation
  • 2.4.1 Right Half Plane Instability
  • 2.5 Slope Compensation
  • 2.6 Analyzing Loop Stability in Analogue and Digital Feedback Systems
  • 2.6.1 Finding Analogue Loop Stability Experimentally
  • 2.6.2 Finding Analogue Loop Stability using the Laplace Transform
  • 2.6.3 Finding Digital Loop Stability using the Bilinear Transform
  • 2.6.4 Digital Feedback Loop
  1. Understanding the Datasheet Parameters
  • 3.1 Measurement Methods – DC Characteristic
  • 3.2 Measurement Methods – AC Characteristics
  • 3.2.1 Measuring Minimum and Maximum Duty Cycle
  • 3.2.2 Output Voltage Accuracy
  • 3.2.3 Output Voltage Temperature Coefficient
  • 3.2.4 Load Regulation
  • 3.2.5 Cross Regulation
  • 3.2.6 Line Regulation
  • 3.2.7 Worst Case Output Voltage Accuracy
  • 3.2.8 Calculating Efficiency
  • 3.2.9 Input Voltage Range
  • 3.2.10 Input Current
  • 3.2.11 Short Circuit and Overload Current
  • 3.2.12 Remote ON/OFF Control
  • 3.2.13 Isolation Voltage
  • 3.2.14 Isolation Resistance and Capacitance
  • 3.2.15 Dynamic Load Response
  • 3.2.16 Output Ripple/Noise
  • 3.3 Understanding Thermal Parameters
  • 3.3.1 Introduction
  • 3.3.2 Thermal Impedance
  • 3.3.3 Thermal Derating
  • 3.3.4 Forced Cooling
  • 3.3.5 Conducted and Radiated Cooling
  1. DC/DC Converter Protections
  • 4.1 Introduction
  • 4.2 Reverse Polarity Protection
  • 4.2.1 Series Diode Reverse Polarity Protection
  • 4.2.2 Shunt Diode Reverse Polarity Protection
  • 4.2.3 P-FET Reverse Polarity Protection
  • 4.3 Input Fuse
  • 4.4 Output Over-Voltage Protection
  • 4.5 Input Over-Voltage Protection
  • 4.5.1 SCR Crowbar Protection
  • 4.5.2 Clamping Elements
  • 4.5.2.1 Varistor
  • 4.5.2.2 Suppression Diode
  • 4.5.3 OVP Using Several Elements
  • 4.5.4 OVP Standards
  • 4.5.5 OVP by Disconnection
  • 4.6 Voltage Dips and Interruptions
  • 4.7 Inrush Current Limiting
  • 4.8 Load Limiting
  • 4.9 Under Voltage Lockout
  1. Input and Output Filtering
  • 5.1 Introduction
  • 5.2 Back Ripple Current
  • 5.2.1 Measuring Back Ripple Current
  • 5.2.2 Back Ripple Current Countermeasures
  • 5.2.3 Input Capacitor Selection
  • 5.2.4 Input Current of DC/DC Converters in Parallel
  • 5.3 Output Filtering
  • 5.3.1 Differential Mode Output Filtering
  • 5.3.2 Common Mode Output Filtering
  • 5.3.3 Common Mode Chokes
  • 5.4 Full Filtering
  • 5.4.1 Filter PCB Layout
  1. Safety
  • 6.1 Electric Shock
  • 6.1.1 Insulation Class
  • 6.1.2 Human Body Treshold Currents
  • 6.1.3 Protection from Electric Shock
  • 6.1.4 Protective Earth
  • 6.2 Hazardous Energy
  • 6.2.1 Fuses
  • 6.2.1.1 Fuse Reaction Time and Inrush Currents
  • 6.2.2 Circuit Breakers
  • 6.3 Inherent Safety
  • 6.4 Intrinsic Safety
  • 6.4.1 Combustible Materials
  • 6.4.2 Smoke
  • 6.5 Injury Hazards
  • 6.5.1 Hot Surfaces
  • 6.5.2 Sharp Edges
  • 6.6 Designing for Safety
  • 6.6.1 FMEA
  • 6.7 Medical Safety
  1. Reliability
  • 7.1 Reliability Prediction
  • 7.2 Environmental Stress Factor
  • 7.3 Using MTBF Figures
  • 7.4 Demonstrated MTBF
  • 7.5 MTBF and Temperature
  • 7.6 Designing for Reliability
  • 7.7 PCB Layout Reliability Consideration
  • 7.8 Capacitor Reliability
  • 7.8.1 MLCC
  • 7.8.2 Tantalum and Electrolytic Capacitors
  • 7.9 Semiconductors Reliability
  • 7.10 ESD
  • 7.11 Inductors
  1. LED Characteristics
  • 8.1 Driving LEDs with Constant Currents
  • 8.2 Some DC Constant Current Sources
  • 8.3 Connecting LEDs in String
  • 8.4 Connecting LED Strings in Parallel
  • 8.5 Balancing LED Current in Parallel Strings
  • 8.6 Parallel Strings or Grid Array – Which is better?
  • 8.7 LED Dimming
  • 8.7.1 Analogue versus PWM Dimming
  • 8.7.2 Perceived Brightness
  • 8.7.3 Dimming Conclusion
  • 8.8 Thermal Considerations
  • 8.9 Temperature Derating
  • 8.9.1 Adding Automatic Thermal Derating to an LED Driver
  • 8.9.2 Over-temperature Protection using a PTC Thermistor
  • 8.9.3 Over-temperature Protection using an Analogue Temperature Sensor IC
  • 8.9.4 Over-temperature Protection using a Microcontroller
  • 8.10 Brightness Compensation
  • 8.11 Some Circuit Ideas using RCD driver
  1. Applications
  • 9.1 Introduction
  • 9.2 Polarity Inversion
  • 9.3 Power Doubler
  • 9.4 Combining Switching Regulators and DC/DC Converters
  • 9.5 Connecting Converters in Series
  • 9.6 Increasing the Isolation
  • 9.7 5V Rail Clean-up
  • 9.8 Using CTRL Pin
  • 9.9 Using VADJ Pin
  1. Introduction to Magnetics
  • 10.1 Basics
  • 10.1.1 Core Saturation
  • 10.1.2 Air-gapped Inductors
  • 10.1.3 Core Shapes
  • 10.1.4 Core Losses
  • 10.1.4.1 Mutual Inductance Losses
  • 10.1.4.2 Eddy Current Losses
  • 10.1.4.3 The Skin Effect
  • 10.1.4.4 The Proximity Effect
  • 10.2 Buck Converter Design Worked Example
  • 10.2.1 Calculating the Losses in a Buck Converter
  • 10.2.1.1 Inductor Losses
  • 10.2.1.2 Calculating the MOSFET Loss
  • 10.2.1.3 Calculating the Diode Loss
  • 10.2.2 Boost Converter Design
  • 10.3 Introduction to Transformers
  • 10.3.1 Royer Push-Pull Self Oscillating Transformer
  • 10.3.2 Royer Transformer Design Considerations
  • 10.3.3 Transformer Design Considerations
  • 10.3.4 Forward Converter Transformer Design
  • 10.3.4.1 Introduction to Forward Converters
  • 10.3.4.2 Forward Converter Transformer Design
  • 10.3.5 Flyback Transformer Design
  • 10.3.5.1 Flyback Clamp Circuit and Associated Losses
  • 10.3.5.2 Transformer Design for Quasi-Resonant Flyback Mode
  • 10.4 Whole turns and fractional turns
  • 10.4.1 Transformer Leakage Inductance and Capacitance
  • 10.4.2 Methods of reducing Transformer Leakage Inductance
  • 10.4.3 Methods of reducing Transformer Leakage Capacitance
  • 10.5 Transformer Core Temperature
  • 10.6 Finalizing the Transformer Design: EMI
  • References
  • About RECOM
  • Acknowledgements

vd-mais-professional-distributorЗа консультациями по применению современных источников питания в системах различного назначения обращайтесь в отдел электронных компонентов научно-производственной фирмы VD MAIS — официального дистрибьютора продукции RECOM в Украине.