Utilización de convertidores DC-DC en aplicaciones de sistemas de energía de espacio crítico

Los diseñadores de sistemas de energía están constantemente bajo presión porque tienen la tarea de desarrollar soluciones altamente adaptables que cumplan con los entornos operativos actuales sin interrumpir los ciclos de diseño a fabricación.

Los diseñadores de sistemas de energía están constantemente bajo presión porque tienen la tarea de desarrollar soluciones altamente adaptables que cumplan con los entornos operativos actuales sin interrumpir los ciclos de diseño a fabricación.

Los módulos de alta densidad de potencia están generando un gran interés por parte de diseñadores de todo el mundo que enfrentan limitaciones de espacio en la placa en áreas de aplicación como infraestructura de telecomunicaciones móviles, automatización industrial, transporte y equipos informáticos integrados. El paquete encapsulado y el excelente rendimiento térmico aumentan la confianza de los diseñadores sobre la confiabilidad a largo plazo de estos productos, incluso en las aplicaciones industriales más exigentes.

El diseño de sistemas de energía se ha vuelto cada vez más desafiante a medida que los consumidores se sienten cada vez más atraídos por aplicaciones que tienen un diseño mínimo y ofrecen un alto rendimiento sin dejar de ser rentables. Sin embargo, seleccionar las soluciones de energía montadas en placa más asequibles no es suficiente.

Convertidores DC-DC para diseño de sistemas de energía

Ingrese a los convertidores CC-CC:módulos de suministro de voltaje que se pueden usar tan convenientemente como soluciones plug-and-play. Los convertidores CC-CC están diseñados para cumplir con una salida de alta eficiencia en un amplio espectro de aplicaciones de espacio crítico, como electrónica de consumo, dispositivos móviles, cargadores de batería, consolas de juegos, paneles LCD y sistemas de iluminación, y puntos de venta (POS ) dispositivos, entre otros.

Los convertidores DC-DC se clasifican ampliamente en las siguientes dos categorías:

1. Transformadores que cambian un voltaje de CC a otro a través del voltaje de salida, que es independiente de la carga.
2. Transformadores con barreras de aislamiento DC-DC que separan eléctricamente dos circuitos.

Según la naturaleza de su construcción, los convertidores CC-CC no regulados pueden ofrecer hasta un 70 a 90 por ciento de eficiencia energética, mientras que los regulados brindan hasta un 85 por ciento de eficiencia.

Debido a la alta eficiencia que ofrecen los convertidores CC-CC, se han mantenido como uno de los segmentos más dinámicos de todo el espectro de la electrónica de potencia. Hay dos factores principales que permiten que crezca el mercado de convertidores CC-CC:

1. Adopción a gran escala en tecnologías modernas de computación y telecomunicaciones.
2. Amplio margen para que los diseñadores de sistemas de energía experimenten e innoven a nivel de diseño de circuitos, arquitectura de convertidores y topología, lo que les permite producir módulos de convertidores personalizados que cumplen con los requisitos a nivel de sistema.

Beneficios del convertidor DC-DC

La creciente tasa de integración del convertidor CC-CC en tecnologías de computación y telecomunicaciones demuestra la superioridad de la arquitectura de energía, lo que se suma a la mayor adopción de estos módulos. Los convertidores CC-CC son fundamentales para producir diseños de placas de circuito impreso (PCB) más pequeños y menos complicados, gracias a la flexibilidad que ofrecen a los diseñadores en términos de experimentación y personalización. Esta flexibilidad permite a los diseñadores acelerar el tiempo de comercialización sin comprometer los requisitos a nivel del sistema.

Además, los diseños de PCB más pequeños basados ​​en convertidores CC-CC permiten a los fabricantes de equipos originales (OEM) optimizar el espacio con el que tienen que trabajar agregando características atractivas dentro de un factor de forma pequeño, un atributo crítico que los convertidores CC-CC tradicionales no ofrecen. . Con la debida consideración de estos factores, se puede ver por qué los convertidores CC-CC se están convirtiendo en el componente de referencia para una salida de alta eficiencia en aplicaciones industriales de espacio crítico.

Módulos convertidores DC-DC MINMAX MD

La familia MINMAX MD de módulos convertidores CC-CC aislados ofrece una densidad de potencia de hasta 63,5 W / pulg3 para su uso en diseños con limitaciones de espacio. Estos módulos ofrecen 6-10 vatios para soportar sistemas de energía y tienen un tamaño estándar de la industria de 0.94 ”x 0.54”, tienen solo 0.31 ”de alto y pesan 6.1 g.

La alta eficiencia de la tecnología de regulación de potencia de los módulos y las características térmicas del diseño del paquete significan que los convertidores pueden alcanzar una densidad de potencia muy alta mientras soportan el funcionamiento a temperaturas de hasta 90 ° C.

Los ingenieros de diseño de sistemas pueden usar este convertidor CC-CC para reducir tanto el tamaño de la placa como el peso, generalmente en un 50% cuando se reemplazan otros módulos con una potencia nominal equivalente.

Figura 1. La familia MINMAX MD de módulos convertidores CC-CC ofrece una alta densidad de potencia en un factor de forma pequeño.

MINMAX creó un proceso de integración sencillo para convertidores MD en diseños de productos finales. La caja de metal blindada con placa base aislada proporciona un excelente rendimiento EMC. Los productos MD están certificados para cumplir con la norma EN 55032 EMI para Clase A, y con la norma EN 61000-4-2 / ​​3/6/8, no hay necesidad de componentes externos. El cumplimiento de Clase A con EN 61000-4-4 / 5 y con EN 55022 Clase B requiere solo una pequeña cantidad de componentes externos.

El aislamiento de 1,5 kV protege los circuitos sensibles del ruido y admite el uso en aplicaciones críticas para la seguridad.

Los módulos convertidores MD ofrecen alta eficiencia y regulación precisa en toda la línea, carga y rango de temperatura. La eficiencia máxima típica es del 88% a la carga máxima y el consumo de energía sin carga es de solo 0,1 W. La regulación de línea tiene una clasificación de ± 0,2% y la regulación de carga tiene una clasificación de ± 0,5%.

Los convertidores no tienen requisitos de carga mínima y mantienen una regulación estable sin oscilación en condiciones de carga ligera o sin carga. El tiempo de inicio típico de 20 ms ayuda a los diseñadores a eliminar el riesgo de fallas en la sincronización del sistema.

Figura 2. Resultados de voltaje de los módulos convertidores MD DC-DC.

Convertidores MD para espacio limitado en PCB

A medida que las empresas demandan la miniaturización de productos y productos repletos de funciones, los diseñadores de sistemas de energía no tienen otra opción que aprovechar al máximo el espacio limitado de la PCB. Los convertidores AC-DC tradicionales carecen de la flexibilidad que permitiría a los diseñadores experimentar e innovar diseños personalizados en un espacio de PCB determinado.

Con el paquete DIP-16 más pequeño, los convertidores MINMAX MD permiten a los diseñadores utilizar el espacio de la PCB de manera óptima. Los diseñadores ahora pueden integrar funciones de rendimiento avanzadas que podrían mejorar el rendimiento del producto, incluida una salida constante garantizada de 6-10 W, mientras que los convertidores convencionales dentro del mismo factor de forma solo pueden entregar 3 W. Optar por estos convertidores DC-DC puede ofrecer un mayor nivel de eficiencia para aplicaciones de espacio crítico.

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