Przetwornice DC/DC firmy Mornsun stworzone dla różnych branż

 

Jak sama nazwa wskazuje, konwerter DC/DC to układ elektroniczny lub urządzenie, które przekształca źródła prądu stałego (DC) z jednego poziomu napięcia na inny. Innymi słowy, konwerter DC/DC pobiera na wejściu napięcie stałe i wyprowadza inne napięcie stałe. Poziomy wyjściowego napięcia stałego są oceniane od bardzo niskiego do bardzo wysokiego, które może być wyższe lub niższe od wejściowego napięcia stałego. Zazwyczaj konwertery DC/DC można podzielić na trzy typy w zależności od rodzaju konwersji napięcia: step-up (Boost) konwertery DC/DC, step-down (Buck) konwertery DC/DC oraz Buck Boost konwertery DC/DC. Inżynierowie mogą wybrać odpowiedni konwerter DC/DC dla swojego systemu w zależności od zapotrzebowania na różne napięcia wyjściowe w różnych zastosowaniach.

Oferta przetwornic DC/DC firmy MORNSUN o mocy 0,2-400 W


Przeznaczenie przetwornic DC/DC

Przetwornice DC/DC są szeroko stosowane w sterowaniu przemysłowym, elektroenergetyce, komunikacji, transporcie, bezpieczeństwie, instrumentach, medycynie, motoryzacji, IoT, nowej energetyce, komputerach, urządzeniach automatyki biurowej, wojsku, lotnictwie i innych dziedzinach, we wszystkich dziedzinach życia i odgrywają coraz ważniejszą rolę w gospodarce. W tych różnych zastosowaniach istnieje wiele urządzeń i obwodów elektrycznych, które wymagają niższych lub wyższych napięć niż te dostarczane przez źródło zasilania. W takim przypadku potrzebny jest układ do konwersji lub zmiany poziomu napięcia wejściowego.

Przed wynalezieniem przetwornic DC/DC inżynierowie nie mieli do wyboru żadnej alternatywnej przetwornicy, dlatego powszechne stało się stosowanie wibratorów, prostowników i transformatorów (boost lub buck). Jednak ich wady były również oczywiste. Ich duży rozmiar powodował małą elastyczność w użyciu, a jeśli już działały, były bardzo mało wydajne i marnowały dużo energii w wyniku przegrzania.

Wraz z tendencją do miniaturyzacji coraz więcej zastosowań wymaga urządzeń przetwarzających napięcie o niewielkich rozmiarach, małej masie, wysokiej sprawności i niezawodności. Przetwornice DC/DC znalazły szerokie zastosowanie w wielu sektorach ze względu na swoje niewielkie rozmiary, znakomitą wydajność i elastyczność użycia, co w znacznym stopniu rozwiązało problemy, z którymi borykały się wcześniejsze rozwiązania w zakresie przetwarzania napięcia. Przetwornice DC/DC umożliwiają przekształcanie napięcia w niezwykle wydajny sposób, dzięki czemu idealnie nadają się do stosowania we współczesnych urządzeniach, takich jak laptopy i urządzenia IoT.

Przyjrzyjmy się pięciu głównym funkcjom przetwornic DC/DC.
  1. Konwersja napięcia: konwersja typu boost, konwersja typu buck, konwersja polaryzacji (konwersja polaryzacji dodatniej i ujemnej, konwersja pojedynczego źródła zasilania i konwersja mocy dodatniej i ujemnej, konwersja pojedynczego źródła zasilania i konwersja wielu źródeł zasilania)
  2. Izolacja:
    • Izolacja bezpieczeństwa: izolacja prądu silnego i słabego, ochrona odgromowa (np. ochrona izolacyjna elektronicznego sprzętu medycznego mającego kontakt z ciałem ludzkim), izolacja napędu IGBT, ochrona przeciwprzepięciowa, wszystkie te elementy stanowią izolację wymaganą ze względu na bezpieczeństwo ciała ludzkiego.
    • Izolacja od szumów: izolacja sygnałów (izolacja obwodów analogowych i cyfrowych), aby uniknąć zakłóceń w komunikacji między urządzeniami. Weźmy przykład czujnika, którego sygnał jest niedokładny, na przykład wykrywana wartość jest zbyt duża, co powoduje fałszywy alarm temperatury. Izolacja od szumów, aby uniknąć wzajemnego zakłócania się urządzeń.
    • Usuwanie pętli uziemienia: na przykład izolacja silnego i słabego sygnału w systemach magistrali polowych, zdalny przesył energii, taki jak rozproszony system dystrybucji energii. Pętla uziemienia ma tendencję do pogarszania stabilności systemu i uszkadzania urządzeń końcowych.
  3. Wiele zabezpieczeń: zabezpieczenie przeciwzwarciowe, zabezpieczenie nadnapięciowe, zabezpieczenie podnapięciowe, zabezpieczenie nadprądowe, zabezpieczenie wejścia przed odwrotnym podłączeniem i inne zabezpieczenia itp.
  4. Stabilizacja napięcia: zdalne zasilanie prądem stałym, rozproszony system zasilania, zasilanie bateryjne.
  5. Redukcja szumów: aktywne filtrowanie.
Podstawowe parametry przekształtników DC/DC

Do podstawowych parametrów przetwornicy DC/DC należą: format pakietu, napięcie izolacji, moc, napięcie wejściowe i napięcie wyjściowe.

  1. Format opakowania: rozmiary i forma wyjściowa przetwornic DC/DC o różnej mocy są bardzo zróżnicowane. Formaty opakowań obejmują SIP, DIP, SMD, half-brick, quarter-brick, open frame i tak dalej. Produkty małej mocy z uszczelnionymi obudowami mają bardzo kompaktowy kształt, natomiast produkty dużej mocy zwykle mają format ćwierć- lub pół-cegły, z obwodami odsłoniętymi lub zawiniętymi w obudowy.
  2. Napięcie wejściowe: konwertery DC/DC o stałym napięciu wejściowym, szerokim napięciu wejściowym i nieizolowane można wybierać w zależności od różnych zakresów napięcia wejściowego. Przetworniki DC/DC o stałym napięciu wejściowym zwykle obsługują napięcia wejściowe 3,3 VDC, 5 VDC, 12 VDC, 15 VDC, 24 VDC i 48 VDC. Przetwornica DC/DC o szerokim napięciu wejściowym obsługuje zakresy napięć wejściowych 2:1/4:1 /7:1/8:1/12:1, obejmujące napięcia 4,5-9VDC, 9-36VDC, 36-75VDC, 40-160VDC itd. Im szerszy zakres napięcia wejściowego, tym lepiej, ale koszt również wzrasta.
  3. Napięcie wyjściowe: Napięcie wyjściowe z przetwornicy DC/DC będzie używane do zasilania odpowiednich urządzeń elektronicznych lub obwodów systemu. Wymagane napięcie wyjściowe i liczba wyjść zależą od rzeczywistych potrzeb systemu użytkownika. Typowe napięcia wyjściowe to 3,3 V, 5 V, 9 V, 12 V, 15 V, 24 V, 28 V, 48 V, ±5 V, ±9 V, ±12 V, ±15 V.
  4. Napięcie izolacji: Maksymalne napięcie przyłożone między wejściem a wyjściem, które konwerter może wytrzymać w określonym czasie (zwykle 1 sekunda), nazywane wytrzymałością izolacji konwertera. Różne zastosowania wymagają różnych poziomów napięcia izolacji. Zazwyczaj napięcia izolacji wynoszą od 1000 VDC, 1500 VDC, 3000 VDC, 6000 VDC do 12000 VDC i więcej. Ogólnie rzecz biorąc, napięcie izolacji wymagane dla przetwornika DC/DC nie jest zbyt wysokie, na przykład 1500DC/3000VDC może spełnić wymagania. W przypadku zastosowań elektroenergetycznych izolacja powinna wynosić nawet 3000 VAC. Zazwyczaj sprzęt medyczny wymaga wyższego napięcia izolacji, aby zapewnić niski prąd upływu i uniknąć uszkodzenia ciała ludzkiego. Dlatego wymagana jest wzmocniona izolacja 4200VAC/6000VDC.
  5. Moc wyjściowa: Prąd wyjściowy można określić po potwierdzeniu obciążenia. Prąd obciążenia określa moc wyjściową i wpływa na niezawodność oraz koszt konwertera. Gdy konwerter DC/DC pracuje w wysokiej temperaturze, należy obniżyć jego wartość znamionową. Szczegółowe informacje można znaleźć w krzywej obniżania wartości znamionowych w karcie katalogowej.
Kryteria doboru przekształtników DC/DC

Wybór odpowiedniego konwertera DC/DC do różnych zastosowań jest jednym z czynników decydujących o powodzeniu etapu prototypowania projektu. Wybierając odpowiedni konwerter DC/DC, inżynierowie mogą uprościć proces projektowania zasilania i usuwania błędów, a także skupić się na własnych dziedzinach zawodowych, co może nie tylko poprawić poziom projektowania zasilania i niezawodność całego systemu, ale także skrócić cały cykl badań i rozwoju produktu oraz czas wprowadzenia go na rynek. Pomoże im to w zdobyciu cennych możliwości biznesowych i przyczyni się do rozwoju branży na bardzo konkurencyjnym rynku.

Przy wyborze konwertera DC/DC należy kierować się kilkoma kryteriami: zakresem napięcia wejściowego, napięciem wyjściowym, mocą znamionową, formatem obudowy, napięciem izolacji, zakresem temperatur pracy i obniżaniem wartości znamionowych, poborem mocy i sprawnością. Poniżej omówimy więcej szczegółów dotyczących tych kryteriów wyboru.

  1. Zakres napięcia wejściowego i napięcie wyjściowe. Wybierz przetwornicę DC/DC, która spełnia parametry określone w oparciu o wymagania dotyczące zasilania. Na przykład konwerter DC/DC o stałej mocy wejściowej 1 W jest idealny do izolacji sygnału RS485. W przypadku zasilania magistrali przemysłowej (24 V), zasilania magistrali komunikacyjnej (48 V), zasilania kolei (110 V), wyjścia prostownika transformatora (220 V), wszelkiego rodzaju akumulatorów (litowych, suchych itp.) oraz transmisji na duże odległości, takich jak fotowoltaiczny system zasilania rozproszonego, odpowiednimi rozwiązaniami będą konwertery DC/DC o szerokim zakresie napięcia wejściowego.
  2. Moc znamionowa. Zaleca się, aby rzeczywista moc używana wynosiła od 30% do 80% mocy znamionowej przetwornicy DC/DC. Wydajność przetwornicy DC/DC pracującej w tym zakresie mocy jest w pełni sprawna i stabilna. Niewielkie obciążenie powoduje marnowanie zasobów, natomiast duże obciążenie ma negatywny wpływ na obniżenie temperatury i niezawodność. W przypadku wysokiej temperatury należy obniżyć wartość znamionową użytkowania przekształtnika. Zaleca się, aby w odpowiedniej temperaturze konwerter był używany przy obniżeniu mocy o 70%. W przypadku wysokiej temperatury i złych warunków rozpraszania ciepła, przy tej samej mocy preferowany jest moduł o większym rozmiarze lub w większym opakowaniu. Jeśli konwerter ma być używany przez dłuższy czas w wysokiej temperaturze powyżej 70°C, prosimy o kontakt z naszym działem technicznym w celu uzyskania dalszych informacji.
  3. Format opakowania. Istnieją różne formaty opakowań, produkty o tej samej mocy mają różne opakowania, podczas gdy to samo opakowanie będzie miało różne moce. Należy wziąć pod uwagę wymiary, koszt i niezawodność konwertera. Dla konwertera należy zarezerwować wystarczająco dużo miejsca, aby ograniczyć zakłócenia w pozyskiwaniu sygnału, takie jak promieniowanie cieplne i zakłócenia innych elementów obwodu. Zasadą wyboru jest dobór odpowiedniego formatu przetwornic DC/DC w zależności od mocy i sposobu instalacji systemu. Można ją rozpatrywać głównie pod kątem trzech aspektów. A. Spróbuj wybrać konwerter z międzynarodowymi standardowymi pakietami. B. Objętość powinna być jak najmniejsza przy określonej mocy, aby zapewnić więcej miejsca i więcej funkcji innym częściom systemu. C. Powinien być rozszerzalny, aby ułatwić rozbudowę i modernizację systemu. W takim przypadku obudowa konwertera DC/DC oraz projekt obwodu systemu mogą pozostać niezmienione, co znacznie upraszcza modernizację produktu i oszczędza czas.
  4. Napięcie izolacji. Należy wybrać przetwornicę DC/DC o odpowiednim napięciu izolacji, stosownie do różnych zastosowań. Napięcie izolacji jest wyższe niż znamionowe napięcie robocze przetwornicy. Ponadto przy wyborze izolowanego konwertera DC/DC należy uwzględnić specyfikację prądu upływu urządzenia. Prąd upływu wzrasta wraz ze wzrostem napięcia szumów i maleje wraz ze zmniejszeniem pojemności izolacyjnej. Dlatego podczas projektowania zasilacza o niskim poziomie szumów należy wybrać przetwornicę DC-DC o dużej wytrzymałości izolacji i małej pojemności izolacji, aby zmniejszyć prąd upływu. Wyższe napięcie izolacji może zapewnić, że przetwornica DC/DC będzie miała mniejszy prąd upływu, lepsze parametry EMC, większe bezpieczeństwo i niezawodność. Innym czynnikiem, który należy rozważyć, jest równowaga między kosztami a wydajnością w procesie projektowania.
    Przetwornica DC/DC serii UWTH1DxxQB-100WR3 firmy MORNSUN osiąga wzmocnioną izolację na wejściu i wyjściu 3000 VAC:
  5. Zakres temperatur roboczych i obniżanie wartości znamionowych. Przetworniki DC/DC są dostępne w kilku zakresach temperatur roboczych: klasy komercyjnej, przemysłowej, wojskowej itp. Przy wyborze przetwornika DC/DC należy wziąć pod uwagę rzeczywisty zakres temperatury roboczej. Przy wyborze przetwornika DC/DC należy wziąć pod uwagę rzeczywisty zakres temperatur pracy. Ze względu na różne klasy temperaturowe, różne materiały i procesy produkcyjne, cena będzie się znacznie różnić. Niewłaściwy wybór będzie miał również wpływ na użytkowanie. Istnieją dwie metody wyboru referencyjnego: pierwsza polega na wyborze w zależności od używanej mocy i formatu opakowania. Jeśli faktycznie używana moc jest zbliżona do mocy znamionowej przy określonej objętości (format pakietu), wówczas nominalny zakres temperatur przetwornicy musi być ścisły, nawet należy pozostawić niewielki margines, aby spełnić rzeczywiste potrzeby. Innym sposobem jest wybór w zależności od zakresu temperatur. Jeśli ze względu na koszty wybierzesz przetwornicę o mniejszym zakresie temperatur, ale czasami temperatura pracy przetwornicy jest bliska granicy, powinieneś w tym momencie skorzystać z obniżenia wartości znamionowych. Oznacza to, że należy wybrać konwerter DC/DC o większej mocy lub w większym opakowaniu.
  6. Pobór mocy i sprawność. Moc izolowanego konwertera DC/DC wynosi zwykle około 80%, a moc nieizolowanego konwertera DC/DC – około 90% lub nawet więcej. Sprawność przy pełnym obciążeniu można znaleźć w karcie katalogowej przetwornicy. Przy określonej mocy wyjściowej, im mniejsza strata mocy modułu, tym wyższa sprawność, co umożliwia obniżenie wartości znamionowych temperatury, dłuższą żywotność i oszczędność energii.
Rozwiązania przetwornic DC/DC MORNSUN dla różnych gałęzi przemysłu

Niezawodne zasilacze są niezbędne do zasilania coraz bardziej złożonej infrastruktury i systemów wykorzystywanych w różnych gałęziach przemysłu oraz do zagwarantowania wysokiej wydajności, bezpieczeństwa i niezawodności całego systemu. Inżynierowie powinni uważnie badać, aby wybrać najbardziej niezawodnych producentów zasilaczy do swoich projektów elektrycznych. MORNSUN posiada ponad 23-letnie doświadczenie w dziedzinie badań i rozwoju, dostarczając niezawodne zasilacze spełniające główne standardy jakościowe przemysłu. Firma rozszerzyła swoją ofertę o serię przetwornic DC/DC do szerokiej gamy zastosowań. Przykładowo, polecane przez nas zasilacze kolejowe to seria URx1D o mocy 6-400 W z wejściowym konwerterem DC/DC 4:1 oraz seria UWTH1D o mocy 50-200 W z wejściowym konwerterem DC/DC 12:1. Te kolejowe konwertery DC/DC posiadają certyfikat EN50155 i są przeznaczone do użytku nawet w najtrudniejszych warunkach.

Poniżej przedstawiamy najważniejsze cechy nowej 100W kolejowej przetwornicy DC/DC firmy MORNSUN serii UWTH1DxxQB-100WR3 w obudowie 1/4-Brick.

  • Bardzo szeroki zakres napięcia wejściowego 14-160 VDC, odpowiedni dla głównych systemów kolejowych na świecie.
  • Spełnienie wymagań normy EN50155 w zakresie czasu podtrzymania 10 ms dzięki optymalnym i ekonomicznym urządzeniom peryferyjnym.
  • Programowalna regulacja napięcia wejściowego Under.
  • Wysokie napięcie izolacji we/wy do 3000 VAC, spełniające wymagania wysokości 5000 m n.p.m.
  • Zakres temperatur pracy od -40℃ do +105℃
  • Moc wejściowa bez obciążenia już od 0,6 W
  • Zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją wejścia
  • Spełnia normy CSA/EN62368/IEC62368, EN50155, EN45545

Przetwornice DC/DC do zastosowań kolejowych mogą być stosowane zarówno w pojazdach, jak i poza nimi. W szczególności są one często stosowane do zasilania następujących urządzeń.

Kolejowe urządzenia tranzytowe zasilane z przetwornic DC/DC

Przetwornice DC/DC do zastosowań kolejowych muszą gwarantować niezawodne i stabilne zasilanie w każdych warunkach. Niezależnie od dokładnego zastosowania, wymagania dotyczące wydajności kolejowych systemów zasilania są trudne do spełnienia na wielu frontach. Nie można tolerować awarii, nawet przy ekstremalnych obciążeniach mechanicznych w rozszerzonym zakresie temperatur. Z tego powodu przy projektowaniu obwodów zasilaczy kolejowych należy wziąć pod uwagę kilka czynników:

Czynniki, które należy uwzględnić w kolejowych systemach zasilania energią elektryczną

Dziesiątki tysięcy przetwornic DC/DC MORNSUN zostało zainstalowanych na całym świecie w różnych urządzeniach przytorowych, stacyjnych oraz w pokładowych systemach kolejowych. Poniżej przedstawiono rozwiązanie zasilania dla sterownika klimatyzacji w kolejnictwie. Wymagane zasilacze muszą zapewniać silną odporność na zakłócenia i umożliwiać wysoką izolację.

Przetwornica DC/DC serii UWTH1D24QB-100WR3 firmy MORNSUN z ultra-szerokim wejściem 14-160VDC jest optymalnym rozwiązaniem spełniającym wymagania projektowe wzmocnionej izolacji 3000VAC. Moduł o mocy 100 W zapewnia szeroki zakres temperatur pracy od -40℃ do +105℃, odporność na wstrząsy i wibracje, wysoką sprawność sięgającą 90% oraz doskonałe parametry EMC. Posiada certyfikat EN50155 i jest szeroko stosowany w przełącznikach montowanych w pojazdach, systemach sterowania pociągami i powiązanych urządzeniach.

Rozwiązanie zasilania MORNSUN dla sterownika klimatyzacji w kolejnictwie

Dodanie modułu filtrującego FC-C08D do przedniego końca przetwornicy DC/DC może zapewnić zgodność systemu z wymaganiami EMC normy EN50155. W przypadku stosowania z modułem kolejowego konwertera DC/DC firmy MORNSUN maksymalne napięcie wejściowe konwertera nie powinno przekraczać maksymalnego napięcia znamionowego filtra FC-C08D.

Cechy filtru EMC FC-C08D:

  • Wyjątkowo szeroki zakres napięcia wejściowego 12:1: 14 -160VDC
  • Wysoka sprawność do 98%
  • Zakres temperatur pracy od -40℃ do +105℃
  • Spełnia normy EMC: IEC/EN61000-4, CISPR32/EN55032
  • Spełnienie norm kolejowych: EN50100, EN50121-3-2
  • Spełnia normę bezpieczeństwa: EN62368

Mając ponad 23 lata doświadczenia w branży zasilania, MORNSUN może zapewnić bardziej holistyczny zakres rozwiązań, aby zaspokoić różne potrzeby klientów. Skontaktuj się z MORNSUN, aby uzyskać więcej informacji, wsparcie, próbkę lub omówić z naszymi inżynierami ds. zastosowań w terenie swoje dokładne wymagania dotyczące zasilania w projektach elektrycznych.

 

Skontaktuj się z nami
Masters jest oficjalnym dystrybutorem firmy MORNSUN. Jeśli jesteś zainteresowany otrzymaniem próbek lub chcesz porozmawiać o swoim projekcie i możliwościach zastosowania produktów MORNSUN zachęcamy do kontaktu masters@masters.com.pl  lub bezpośrednio z wybranym Biurem Obsługi Klienta. Doradzimy najbardziej odpowiednie rozwiązanie do Twoich potrzeb.