Einsatz von DC-DC-Wandlern in weltraumkritischen Energiesystemanwendungen

Konstrukteure von Stromversorgungssystemen stehen ständig unter Druck, da sie hochgradig adaptive Lösungen entwickeln müssen, die den heutigen Betriebsumgebungen entsprechen, ohne die Zyklen von der Entwicklung bis zur Fertigung zu unterbrechen.

Entwickler von Stromversorgungssystemen stehen ständig unter Druck, weil sie hochgradig adaptive Lösungen entwickeln müssen, die den heutigen Betriebsumgebungen entsprechen, ohne die Zyklen von der Entwicklung bis zur Fertigung zu unterbrechen.

Module mit hoher Leistungsdichte stoßen weltweit auf großes Interesse bei Entwicklern, die in Anwendungsbereichen wie der Mobilfunkinfrastruktur, der industriellen Automatisierung, dem Transportwesen und der eingebetteten Computerausrüstung mit Platzmangel auf der Leiterplatte konfrontiert sind. Das gekapselte Gehäuse und die hervorragende Wärmeleistung erhöhen das Vertrauen der Entwickler in die langfristige Zuverlässigkeit dieser Produkte, selbst in den anspruchsvollsten Industrieanwendungen.

Das Entwerfen von Stromversorgungssystemen wird immer schwieriger, da Verbraucher zunehmend von Anwendungen angezogen werden, die minimal gestaltet sind und eine hohe Leistung bieten, während sie gleichzeitig kosteneffektiv bleiben. Die Auswahl der günstigsten platinenmontierten Stromversorgungslösungen reicht jedoch nicht aus.

DC-DC-Wandler für das Design von Stromversorgungssystemen

Geben Sie DC-DC-Wandler ein – Spannungsversorgungsmodule, die so komfortabel wie Plug-and-Play-Lösungen eingesetzt werden können. DC-DC-Wandler sind so konzipiert, dass sie einen hocheffizienten Ausgang in einem breiten Spektrum platzkritischer Anwendungen wie Unterhaltungselektronik, Mobilgeräte, Batterieladegeräte, Spielkonsolen, LCD-Panels und Beleuchtungssysteme sowie Point-of-Sales (POS ) Geräte, unter anderem.

DC-DC-Wandler werden grob in die folgenden zwei Kategorien eingeteilt: 

1. Transformatoren, die eine Gleichspannung durch eine von der Last unabhängige Ausgangsspannung in eine andere umwandeln.
2. Transformatoren mit DC-DC-Trennbarrieren, die zwei Stromkreise elektrisch trennen.

Aufgrund ihrer Konstruktion können ungeregelte DC-DC-Wandler eine Energieeffizienz von 70 bis 90 Prozent erreichen, während geregelte einen Wirkungsgrad von bis zu 85 Prozent bieten.

Aufgrund der hohen Effizienz, die DC-DC-Wandler liefern, sind sie eines der dynamischsten Segmente im gesamten Spektrum der Leistungselektronik geblieben. Es gibt zwei Haupttreiber, die das Wachstum des Marktes für DC-DC-Wandler ermöglichen: 

1. Große Einführung in moderne Computer- und Telekommunikationstechnologien.
2. Großer Spielraum für Entwickler von Stromversorgungssystemen, um auf der Ebene des Schaltungsdesigns, der Wandlerarchitektur und der Topologie zu experimentieren und zu innovieren, was es ihnen ermöglicht, benutzerdefinierte Wandlermodule zu produzieren, die den Anforderungen auf Systemebene entsprechen.

Vorteile des DC-DC-Wandlers

Die zunehmende Integrationsrate von DC-DC-Wandlern in Computer- und Telekommunikationstechnologien zeigt die Überlegenheit der Leistungsarchitektur und trägt zur zunehmenden Akzeptanz dieser Module bei. DC-DC-Wandler sind entscheidend für die Herstellung kleinerer und weniger komplizierter Leiterplatten (PCB) – dank der Flexibilität, die sie Designern in Bezug auf Experimente und Anpassung bieten. Diese Flexibilität ermöglicht es Designern, die Markteinführungszeit zu verkürzen, ohne die Anforderungen auf Systemebene zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus ermöglichen es die auf DC-DC-Wandlern basierenden kleineren PCB-Designs Originalgeräteherstellern (OEMs), den Platz zu optimieren, mit dem sie arbeiten müssen, indem sie attraktive Funktionen in einem kleinen Formfaktor hinzufügen – ein entscheidendes Merkmal, das herkömmliche DC-DC-Wandler nicht bieten . Unter Berücksichtigung dieser Faktoren wird deutlich, warum DC-DC-Wandler die erste Wahl für hocheffiziente Ausgänge in raumkritischen Anwendungen in der Industrie werden.

MINMAX MD DC-DC-Wandlermodule

Die MINMAX MD-Familie isolierter DC-DC-Wandlermodule bietet eine Leistungsdichte von bis zu 63,5 W/in3 für den Einsatz in platzbeschränkten Designs. Diese Module bieten 6-10 Watt zur Unterstützung von Stromversorgungssystemen und haben einen Industriestandard-Footprint von 0,94 x 0,54 Zoll, sind nur 0,31 Zoll hoch und wiegen 6,1 g.

Die hohe Effizienz der Leistungsregelungstechnologie der Module und die thermischen Eigenschaften des Gehäusedesigns sorgen dafür, dass die Wandler eine sehr hohe Leistungsdichte erreichen und gleichzeitig den Betrieb bei Temperaturen bis zu 90 °C unterstützen.

Systemdesigner können diesen DC-DC-Wandler verwenden, um sowohl den Platzbedarf als auch das Gewicht der Platine zu reduzieren – normalerweise um 50 %, wenn andere Module durch eine gleichwertige Nennleistung ersetzt werden.

Abbildung 1. Die DC-DC-Wandlermodule der MINMAX MD-Familie bieten eine hohe Leistungsdichte bei kleinem Formfaktor.

MINMAX hat einen unkomplizierten Integrationsprozess für MD-Konverter in Endproduktdesigns geschaffen. Das abgeschirmte Metallgehäuse mit isolierter Grundplatte bietet hervorragende EMV-Leistung. Die MD-Produkte sind für die Konformität mit dem EN 55032 EMI-Standard bis Klasse A zertifiziert, und mit dem EN 61000-4-2/3/6/8-Standard sind keine externen Komponenten erforderlich. Klasse A gemäß EN 61000-4-4/5 und EN 55022 Klasse B erfordern nur eine geringe Anzahl externer Komponenten.

Die Isolation von 1,5 kV schützt empfindliche Schaltungen vor Rauschen und unterstützt den Einsatz in sicherheitskritischen Anwendungen.

Die MD-Wandlermodule bieten einen hohen Wirkungsgrad und eine genaue Regelung über den gesamten Leitungs-, Last- und Temperaturbereich. Der typische Spitzenwirkungsgrad beträgt 88 % bei maximaler Last und der Stromverbrauch im Leerlauf beträgt nur 0,1 W. Die Netzregelung wird mit ±0,2 % und die Lastregelung mit ±0,5 % bewertet.

Die Wandler haben keine Mindestlastanforderung und behalten eine stabile Regelung ohne Oszillation im Leerlauf und bei geringer Last bei. Eine typische Startzeit von 20 ms hilft Entwicklern, das Risiko von System-Timing-Fehlern zu eliminieren.

Abbildung 2. Spannungsergebnisse der MD DC-DC-Wandlermodule.

MD-Konverter für begrenzten PCB-Platz

Da Unternehmen Produktminiaturisierung und funktionsreiche Produkte fordern, bleibt den Entwicklern von Stromversorgungssystemen keine andere Wahl, als den begrenzten PCB-Platz optimal zu nutzen. Herkömmlichen AC-DC-Wandlern fehlt die Flexibilität, die es Designern ermöglichen würde, kundenspezifische Layouts auf einem gegebenen PCB-Platz zu experimentieren und zu erneuern.

Mit dem kleinsten DIP-16-Gehäuse ermöglichen MINMAX MD-Wandler Designern eine optimale Nutzung des PCB-Platzes. Designer können jetzt fortschrittliche Leistungsmerkmale integrieren, die die Produktleistung verbessern könnten, einschließlich einer garantierten konstanten Ausgabe von 6-10 W, während Mainstream-Wandler mit demselben Formfaktor nur 3 W liefern können. Die Entscheidung für diese DC-DC-Wandler kann einen höheren Wirkungsgrad für platzkritische Anwendungen bieten.

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