Всем знакома эта ситуация: требуется вторичный стабилизированный источник напряжения. Собственно, нет никаких проблем. Имеется небольшая площадь на плате для его установки – опять же нет проблем. Первичный источник напряжения нестабилизированный и имеет широкий диапазон изменения напряжения – ну и что? Нагрузка также может изменяться в широких пределах. Что в этом нового?!
Но что, если выполнение всех этих требований должно обеспечиваться миниатюрным источником без вентиляции и теплоотвода? Или, если потери стабилизатора должны быть минимальными, поскольку первичным источником является батарея, имеющая ограниченный жизненный цикл?
В таких случаях возникают большие трудности при использовании стандартных линейных стабилизаторов…
Выход из этого положения предлагает фирма RE- COM, специалистами которой разработана и выпускается серия импульсных стабилизированных DC/DC- преобразователей типа R-78хх-0.5 с одним выходом, имеющих КПД 97%, что обеспечивает минимальную рассеиваемую мощность, а значит и отсутствие необходимости в отводе тепла и применении радиатора.
Так же, как и в линейных стабилизаторах, в серии R-78 стабилизатор отключается при снижении входного напряжения до 1.5 В, а его максимальное значение составляет 34 В, обеспечивая диапазон входного напряжения 7:1 (4.75-34 В). Все модели стабилизаторов серии R-78хх-0.5 обеспечивают ток нагрузки до 0.5 А, а готовящаяся к выпуску серия R-78хх-1.0 будет обеспечивать ток в нагрузке до 1 А.
Выходное напряжение стабилизаторов может иметь стандартные значения: 1.8, 2.5, 3.3, 5.0, 9.0 и 12.0 В. При необходимости по специальному заказу могут быть изготовлены преобразователи с любым выходным напряжением в пределах от 1.8 до 12.0 В.
Однако, это еще не все преимущества нового типа преобразователя. К перечисленным можно добавить конструктивное исполнение: преобразователь серии R-78хх-0.5 размещен в пластмассовом корпусе SIP3 габаритами всего 11.5×7.5×0.2 мм и его можно сравнивать с габаритами линейного преобразователя серии 78 в корпусе TO220, но без теплоотвода. Расположение выводов обоих типов стабилизаторов идентично: вывод 1 – вход, 2 – общий и 3 – выход.
Внешняя регулировка выходного напряжения через четвертый вывод будет возможна опционно в ближайшее время, как только серия 79хх импульсных стабилизаторов для отрицательных выходных напряжений будет выпущена взамен аналоговых и выполнена для обоих типов в SMD-корпусе.
В стабилизаторах серии R-78хх-0.5 имеется продолжительная защита от КЗ на выходе и встроенная защита от перегрева, которая обеспечивает выключение преобразователя, если температура внутри него превышает 160 °С. При срабатывании защиты от КЗ уровень потребляемого по входу тока не превышает 25 мА. Диапазон рабочих температур преобразователя находится в пределах от -40 до 70 °С при полной нагрузке и может быть расширен до 85 °С при уменьшении тока нагрузки до 60% Iном. КПД стабилизаторов достигает 97%.
Тридцатилетний опыт фирмы RECOM в разработке и выпуске DC/DC-преобразователей обеспечил возможность получения высоких характеристик описываемой серии неизолированных понижающих DC/DC-пре- образователей, потери которых составляют всего несколько процентов. Это позволило включить эти преобразователи в недавно представленную RECOM серию INNOLINE в качестве дополнения к неизолированным Point-of-Load (устанавливаемым в непосредственной близости к нагрузке) преобразователям с высоким КПД и расширить диапазон маломощных и миниатюрных источников напряжения. Они являются идеальными для использования в распределенных системах питания, в которых находят совместное применение изолированные DC/DC-преобразователи серии POWERLINE и R-5xxx, R-6-xxx, R-7xxx серии INNOLINE.
Весьма распространенным является мнение о том, что импульсные преобразователи в сравнении с линейными отличаются высоким уровнем выходных шумов, также как и уровнем пульсаций на входе.
Фильтрация помех преобразователей, частота пре- образования которых составляет около 300 кГц, не представляет труда, поэтому уровень их собственных шумов и пульсаций невелик и составляет не более 30-50 мВ (п-п) без применения внешних компонентов и может быть снижен с использованием внешнего фильтра. Для этого рекомендуется использовать пассивные LC-фильтры нижних частот: простой LC-фильтр первого порядка с частотой среза около 10% частоты преобразования, установленный на выходе, позволит снизить уровень шумов и пульсаций до 5 мВ и ниже.
Кроме того, отраженные шумы (помехи, которые наводятся на вход с частотой, равной частоте преобразования) по сути очень невелики и могут быть уменьшены при необходимости установкой на входе стабилизатора R-78хх-0.5 внешнего фильтра.
Компромисс, на который идут разработчики, применяя импульсные преобразователи, не столь велик, если иметь ввиду большие корпуса стандартных линейных преобразователей, даже если для них не требуются внешние компоненты.
Конечно, импульсные стабилизаторы не могут полностью заменить линейные, которые находят столь широкое применение. Во-первых, часто решающим фак- тором становится цена. Линейный стабилизатор можно приобрести даже в малых количествах за несколько десятков центов, в то время как любой импульсный стабилизатор будет стоить во много раз дороже. Но общие затраты с учетом стоимости конденсаторов на входе и выходе преобразователя, рекомендуемых для аналогового линейного стабилизатора и уже входящих в состав импульсного; теплоотвода, занимающего много места на плате при использовании линейного стабилизатора и ненужного при установке импульсного, а также трудоемкости сборки будут отличаться не столь разительно.
Однако, это еще не все: полагаем, что место, занимаемое линейным малогабаритным герметичным неметаллическим корпусом преобразователя невелико, тогда теплоотвод быстро теряет свою эффективность.
Даже большой по размерам теплоотвод станет бесполезным, если отсутствует конвекция и циркуляция воздуха. Единственным решением проблемы является устранение потерь. Если стабилизатор имеет высокий КПД и соответственно малые потери, тогда снижается количество выделяемого тепла. То есть, импульсный стабилизатор имеет преимущества, благодаря малым тепловым потерям, что нужно иметь ввиду в первую очередь.
Если снова сравнить полную стоимость блока питания, то есть импульсного стабилизатора и линейного (плюс теплоотвод, сборку, возможно форсированный отвод тепла вентилятором), а также затраты на внешние компоненты, то соотношение цен не будет таким уж несбалансированным. Правда, если проблемы разработки, производства и сборки, а также отвода тепла для источников мощностью до 15 Вт не столь актуальны для читателя, не стоит дольше дискутировать на эту тему.
Даже если только некоторые изложенные выше аспекты могут быть использованы при разработке, альтернатива применения импульсных стабилизаторов напряжения становится более обоснованной, чем это может показаться на первый взгляд.
Лайкнуть
Твитнуть