Recom представляет DC/DC-преобразователь с усиленной изоляцией до 10 кВ DC c использованием новой технологии Re³inforced.


Главная  >  Новости  >  Новости за 2010 год  >  Февраль 2010  >  Recom представляет DC/DC-преобразователь с усиленной изоляцией до 10 кВ DC c использованием новой технологии Re³inforced.


 19 февраля 2010 



RecomRECOM – ведущий международный производитель, многократно прошедший сертификацию по международным стандартам. RECOM производит: DC/DC- преобразователи, LED-драйверы (постоянного тока), импульсные регуляторы а также AC/DC-преобразователи с универсальным входом, мощностью от 0.25 Вт до 60 Вт, включая преобразователи, изготавливаемые по техническим параметрам заказчика.

В DC/DC-преобразователях, как правило, имеется гальваническая развязка между входом и выходом. В зависимости от преобразователя напряжение изоляции может принимать как низкое значение 1 кВ DC, так и достигать высокого уровня 10кВ DC. Под номинальным значением изоляции понимается функциональная изоляция. Однако стандарт UL определяет три класса качества изоляции: функциональный, основной и усиленный. Для сложных приложений в медицине или силовой электронике часто требуется "усиленная" изоляция, в случаях, когда прочность изоляции превышает 6кВ DC.

Recom DC/DC преобразовательУ изолированных DC/DC преобразователей есть множество преимуществ: гальваническая развязка разделяет контуры заземления и очищает, таким образом, цепи от шумов, что позволяет передавать информацию между двумя независимыми контурами, дистанционно запитав один контур от другого; возможно преобразование положительного напряжения в отрицательное и отрицательного - в положительное; возможно использование множества модулей с общей шиной передачи информации и питания без опасности сбоя всей сети в результате выхода из строя одного модуля. Самое главное предназначение изоляции – защитный барьер, предотвращающий удар током и позволяющий избежать возможности возникновения избыточного электрического тока, который может вызвать перегревание или пожар.

Хотя значение 1кВ DC кажется внушительным, конструкция трансформатора очень проста. В типичном маломощном DC/DC преобразователе обычно используется внутренний тороидальный трансформатор или катушечный трансформатор, состоящий из первичных и вторичных обмоток, намотанных на ферритовый сердечник. Даже если произойдет сбой изоляции на одной из обмоток, изоляция на другой обмотке все еще может выдержать полное испытательное напряжение 1кВ DC. Это означает, что обмотки ввода и вывода могут быть намотаны непосредственно друг на друга без угрозы нарушения электрической изоляции. Такой класс изоляции называют операционной или функциональной изоляцией.

Однако, хотя трансформатор с функциональной изоляцией надежен и безопасен для большинства промышленных и коммерческих применений, для приложений, критичных с точки зрения безопасности или для номинальных значений изоляции выше уровня 6 кВ DC, не разрешается или не желательна намотка обмоток ввода и вывода непосредственно друг на друга. Они должны быть отделены.

 

Усиленная изоляция

Учитывая то, что DC/DC преобразователь малой мощности отраслевого стандарта в корпусе DIP24 имеет внешние размеры приблизительно 32мм x 20мм x 10мм, не удивительно, что почти все DC/DC преобразователи обладают «функциональной» или «базовой» изоляцией. Трансформатор с путем утечки тока более 4,6мм, как того требует стандарт UL, вряд ли мог бы поместиться в корпус с высотой всего10мм.

Все же, несмотря на это, казалось бы, невыполнимое требование, инженеры RECOM наконец разработали DC/DC преобразователь в корпусе DIP24, отвечающий всем требованиям по усиленной изоляции.

Recom DC/DC преобразователь стандартный и с усиленной изоляциейВ стандартном преобразователе (слева) используется катушечный трансформатор с функциональной изоляцией. Преобразователь с усиленной изоляцией (справа) использует абсолютно новую конструкцию (патент заявлен) трансформатора, которая гарантирует минимальный размер зазора 2,4мм. Желтая пластмассовая пленка на фотографии гарантирует минимальный путь утечки тока 4,6мм. Трансформатор использует внутреннюю конструкцию с множественными уровнями изоляции и разделяющими барьерами для соответствия требованиям стандарта.

Предыдущие попытки создать компактный трансформатор с усиленной изоляцией не увенчались большим успехом. Главная причина – снижение КПД трансформатора в случае, когда электрические и магнитные поля в пределах трансформатора не находятся в непосредственной близости. Однако, для соответствия требованиям по ширине зазора для усиленной изоляции между обмотками ввода и вывода. должны быть промежутки и физические барьеры.

Указанное обстоятельство представляло собой реальную техническую проблему для инженеров Recom. У стандартного DC/DC преобразователя КПД обычно составляет приблизительно 84%. Это означает, что преобразователь с номинальной выходной мощностью 3Вт будет потреблять 3,6Вт при работе в режиме предельной нагрузки. Разница 600 мВт между вводом и выводом выделяется в виде тепла. При высоких значениях температуры окружающей среды такое внутреннее рассеивание мощности ограничивает максимальную рабочую температуру преобразователя. Если в конструкции преобразователя имеется трансформатор с более низким уровнем КПД - например 75 % - тогда внутреннее рассеивание мощности увеличивается до уровня 1Вт. При этом резко снижается максимальная рабочая температура от +85°C до всего +71°C – что не допустимо для многих промышленных приложений.

Компания RECOM разработала систему трансформатор-драйвер, которая не только соответствует всем требованиям по усиленной изоляции, но еще и имеет повышенный КПД. Таким образом, преобразователи могут выдавать на 20 % большую мощность с таким же КПД, как их эквиваленты, обладающие только функциональной изоляцией. Так преобразователь REC3.5-R8/R10 обладает мощностью 3.5Вт с усиленной изоляцией 8кВ DC или 10кВ DC, а REC6-R8/R10 - мощностью 6Вт с усиленной изоляцией 8кВ DC или 10кВ DC. Все преобразователи сертифицированы в соответствии со стандартами UL и CSA и для промышленных и для медицинских приложений.

Таким образом, серия преобразователей Recom Reinforced обладает тройным преимуществом для пользователей: усиленная изоляция, высокое напряжение изоляции и высокий КПД.

Дополнительная информация:

pdf REC3.5 - Datasheet  pdf REC6 - Datasheet