B0505S 1wr3 схема включения: параметры выше – стоимость ниже

параметры выше – стоимость ниже

29 мая 2019

управление питаниемMornsunстатьяинтегральные микросхемыисточники питанияDC-DC

Сергей Миронов (КОМПЭЛ)

Заменив дискретные компоненты, применявшиеся в прежних поколениях DC/DC, на микросхему собственной разработки, компания Mornsun добилась снижения себестоимости и значительного повышения надежности.

При разработке изделий электронной техники порой возникает ситуация, когда часть схемы или какие-то отдельные компоненты требуют дополнительного напряжения, не имеющего с основным питанием гальванической связи. Характерный пример: питание микросхем оптоизолированных интерфейсов. Также часто требуется получение дополнительных уровней напряжения, отличающихся от основного питания, например, получение из однополярного напряжения биполярного для операционных усилителей. Для решения этих задач разработчики в большинстве случаев применяют готовые модульные DC/DC-преобразователи, которые могут быть гальванически изолированными или неизолированными (например, серия К78хх) и выпускаются в разнообразных корпусах (SIP, DIP, SMD) для различных видов монтажа. Общий вид некоторых DC/DC-преобразователей показан на рисунке 1.

Рис. 1. Общий вид DC/DC-преобразователей

Применение готовых DC/DC-преобразователей обусловлено рядом положительных качеств. Добавочная стоимость готового DC/DC-преобразователя в условиях жесткой конкуренции невелика. При этом использование такого преобразователя снимает возможные риски с последующей доработкой и отладкой схемы, а следовательно, сокращается общее время разработки основного изделия. Немаловажной является и проблема электромагнитной совместимости (ЭМС). При использовании готового модуля эта задача лежит на производителе, а разработчику для своего изделия остается лишь выбрать преобразователь по требуемому классу ЭМС, правильно его включить в схему и, если требуется, установить дополнительные элементы (фильтрующие конденсаторы).

В настоящий момент активно развиваются беспроводные системы передачи данных (мобильные и стационарные), которые работают в импульсном режиме, то есть длительный период времени находятся в режиме сна, а по наступлению какого-либо события выходят в режим передачи. При этом подобные устройства могут питаться и от автономных источников энергии – батарейки, аккумулятора. В таком режиме работы наряду с основными параметрами DC/DC-преобразователя важными становятся время запуска и экономичность на холостом ходу и под нагрузкой.

На российском рынке широко представлены производители DC/DC-преобразователей, и для разработчика выбор модуля с требуемыми параметрами не составляет большого труда. Тем не менее, схемотехника серийно выпускаемых DC/DC-преобразователей не отличается разнообразием.

Классическая схема DC/DC-преобразователей и ее особенности

Подавляющее большинство производителей DC/DC-преобразователей использует в своих изделиях одну и ту же схему. Как правило, это двухтактная схема с самовозбуждением – схема Ройера, активно применяемая в изолированных DC/DC-преобразователях с фиксированным входным напряжением (рисунок 2).

Рис. 2. Двухтактная схема с самовозбуждением

Такая схема содержит минимальный набор компонентов и имеет невысокую стоимость, но на этом ее преимущества заканчиваются.

В данной схеме практически отсутствует защита выхода от короткого замыкания (КЗ) и наблюдается нестабильный запуск при повышенной емкости на выходе (емкости нагрузки). Для моделей с выходной мощностью 1 Вт допустимое значение емкости нагрузки составляет весьма небольшую величину – порядка 200…300 мкФ. На практике для уменьшения пульсаций на выходе преобразователя бывает необходимо подключить конденсатор более высокой емкости. Повышенная емкость приводит к тому, что преобразователь в лучшем случае не может нормально запуститься, а в худшем – может выйти из строя. В этой схеме защита от КЗ и повышенная нагрузочная способность выхода по емкости – параметры, которые находятся в противоречии друг с другом.

В приведенной выше схеме можно достичь высокого КПД при работе на полной нагрузке, но при малой нагрузке или в режиме холостого хода КПД останется низким. Входной ток при отсутствии нагрузки в подобной схеме может составлять 15…30 мА, что недопустимо для устройств, питающихся от автономных источников энергии. Также подобные преобразователи имеют ограничение по минимальной нагрузке. Как правило, минимальная нагрузка должна составлять не менее 20% от номинального значения (в технической документации имеется соответствующая запись, например Regulation – Load Variation 20…100%). Если минимальная нагрузка меньше указанной величины, то выходное напряжение преобразователя будет существенно отличаться от номинального напряжения и, кроме того, может носить колебательный характер. Также следует отметить, что в момент запуска в схеме образуется импульс входного тока повышенного значения, что накладывает дополнительные требования к источнику входного напряжения (он должен обеспечить этот импульс тока).

Широко известная на российском рынке источников питания компания Mornsun в своих DC/DC-преобразователях третьего поколения (R3) смогла устранить рассмотренные недостатки, существенно улучшила другие важные параметры и при этом значительно снизила себестоимость продукции.

DC/DC-преобразователи Mornsun третьего поколения (R3) и их особенности

Продукция компании Mornsun, в частности DC/DC-преобразователи, разделяется по поколениям. Это связано с постоянным совершенствованием выпускаемой номенклатуры. Номер поколения конкретного изделия указан в конце наименования в виде символов «R2» (второе поколение) или «R3» (третье поколение), например, B0505LS-1WR2 и B0505LS-1WR3. Первое поколение не имеет дополнительных символов. Последней разработкой на сегодняшний день является поколение R3. Как правило, с увеличением номера поколения улучшаются технические характеристики, появляются дополнительные функции и, в большинстве случаев, снижается стоимость изделия. Примечательно, что изделия всех поколений взаимозаменяемы снизу вверх по техническим и конструктивным параметрам. Заменяя изделия более новыми, не нужно менять трассировку печатной платы, но можно существенно улучшить технические и экономические показатели устройства в целом.

При разработке преобразователей нового поколения (R3) компания Mornsun применила уникальный подход. Он заключался в том, что основная часть схемы, которая ранее выполнялась на дискретных компонентах, была переработана и заменена на микросхему (IC) собственной разработки (например, SCM1201A в корпусе SOT23-6), и вместо двухтактной схемы с самовозбуждением стала использоваться двухтактная схема с независимым генератором, в которую дополнительно были интегрированы цепи защиты выхода от КЗ. Причем, эта защита от КЗ носит долговременный характер (рисунки 3 и 4).

Рис. 3. Подход Mornsun к снижению себестоимости изделий поколения R3

Рис. 4. Блок-схема и типовая схема включения ICSCM1201A

Такой подход позволил примерно на 40% сократить количество используемых компонентов, что привело к снижению себестоимости, а также сократить время на их монтаж, что упростило сборку и снизило общие затраты по изготовлению. Также уменьшилось и количество паяных соединений, что повлекло дальнейшее снижение себестоимости. Помимо этого, сокращение компонентов и паяных соединений привело к повышению надежности DC/DC-преобразователя (увеличению значения MTBF).

В целом, эта микросхема содержит следующие каскады и функциональные особенности:

• функция плавного старта;
• широкий диапазон входного напряжения 4…40 В;
• высокосимметричный встроенный выходной каскад на двух MOSFET;
• схема управления силовым каскадом;
• защита от короткого замыкания на выходе;
• защита от перегрева;
• быстрый запуск

Внутренняя начинка и функциональная насыщенность определяют поведение и характерные особенности готового DC/DC-преобразователя нового поколения R3. Рассмотрим эти особенности.

Защита выхода от КЗ

В преобразователях поколения R3 реализована оригинальная схема защиты выхода от КЗ с самовосстановлением, которая интегрирована в микросхему. Эта защита носит трехступенчатый характер: ограничение выходного тока на определенном уровне (режим СС), контроль времени и автозапуск (“икающий” режим работы). Среднее значение тока КЗ имеет уровень 5 мА и не зависит от температуры окружающей среды.  

Функция плавного старта

В схеме DC/DC-преобразователей нового поколения имеется функция плавного старта, которая позволят избежать появления импульса повышенного входного тока в момент включения преобразователя. Эта функция снимает требования к источнику входного напряжения для DC/DC-преобразователя, допуская снижение его мощности и избегая избыточности. Данная функция особенно важна для приложений, в которых имеются ограничения по энергии.

Защита от перегрева

Преобразователи поколения R3 имеют встроенную защиту от перегрева. Как только температура преобразователя превысит установленную величину, он перейдет в режим сна, чтобы избежать повреждения, и автоматически восстановится, когда температура понизится до безопасного значения. Эта функция повышает надежность устройства в различных ситуациях. Понятно, что она защищает DC/DC-преобразователь, когда из-за каких-либо внешних факторов происходит общий нагрев устройства, но также срабатывает, когда устройство работает с перегрузкой по току.

У всех преобразователей с защитой от перегрузки по току имеется некоторая область от минимального до максимального значения выходного тока, в которой происходит срабатывание защиты. Если преобразователь, не имеющий тепловой защиты, длительное время будет работать при значении выходного тока, лежащем в этой области, то он может выйти из строя от перегрева. В преобразователе поколения R3 этого не произойдет, поскольку при перегреве включится тепловая защита.

Повышенная емкость нагрузки

В DC/DC-преобразователях с фиксированным входом, выполненных по схеме, приведенной на рисунке 2, нагрузочная способность по емкости, плавный старт и защита от КЗ взаимосвязаны и оказывают влияние друг на друга. Улучшение одного из этих параметров приводит к ухудшению двух других. Инженеры компании Mornsun разработали схему, позволившую “развязать” эти параметры и снять взаимные ограничения. Например, преобразователь B0505S-1WR3 может нормально работать с емкостью нагрузки до 2400 мкФ и запускаться с емкостью до 4000 мкФ в режиме с ограничением выходного тока.

Высокий КПД при малой и полной мощности

В преобразователях нового поколения снижены потери на переключение в основных силовых компонентах (MOSFET, выпрямительных диодах, трансформаторе) в полном диапазоне нагрузки. Это достигнуто благодаря оптимизации схемы управления, за счет чего удалось повысить эффективность при работе на малой выходной мощности. В этом режиме удалось добиться увеличения КПД на 20% по сравнению с преобразователями, выполненными по классической схеме (рисунок 5). Кроме того, преобразователи демонстрируют хорошую стабильность выходного напряжения в широком диапазоне выходной мощности (10…100%). Входной ток холостого хода не превышает величины 5 мА (рисунок 6),что может существенно продлить продолжительность работы от автономного источника питания (у классических преобразователей этот параметр достигает значения 15…30 мА).

Рис. 5. Зависимость КПД от выходной мощности DC/DC-преобразователя B0505S-1W: а) нового поколения R3; б) предыдущего поколения R2

Рис. 6. Входной ток холостого хода

Высокое значение КПД снижает температуру устройства и решает проблему ее повышения в условиях малой нагрузки (рисунок 7).

Рис. 7. Сравнение температуры DC/DC-преобразователей при малой и полной нагрузке

Высокая надежность

Высокая надежность DC/DC-преобразователей нового поколения достигнута за счет того, что до 40% используемых компонентов преобразователя заменены одной микросхемой. За счет этого также снизилось общее количество паяных соединений. Достигнутое значение брака – порядка 10 шт на 1 000 000.

Быстрый запуск или высокая скорость включения

На практике возникают случаи, когда происходит отказ электронного модуля из-за несвоевременно поданного питания (с задержкой). В новом поколении время запуска составляет порядка 20 мс, что на порядок быстрее, чем в преобразователях, выполненных по схеме, приведенной на рисунке 2 (примерно 200 мс). При этом выход на рабочий режим происходит плавно и без перенапряжений (рисунок 8).  

Рис. 8. Время запуска DC/DC-преобразователя (зеленый цвет): а) поколения R2; б) поколения R3

Собственный DC/DC-преобразователь на компонентах Mornsun

Компания Mornsun производит не только готовые DC/DC-преобразователи, но и отдельно поставляет рассмотренную выше микросхему SCM1201A и трансформаторы для построения собственной распределенной системы питания в устройстве. Дополнительно потребуется лишь минимальный набор дискретных элементов (рисунок 4).

В настоящий момент имеется несколько трансформаторов в SMD-исполнении с изоляцией 1,65 и 3 кВ (соответственно, TTB0505-1T и TSHT5.8-01), а в скором времени ожидается изделие на 6 кВ. Используя микросхему и трансформатор, можно собрать изолированный DC/DC-преобразователь 5/5 В мощностью 1 Вт. Высота SMD-трансформатора TTB0505-1T составляет всего 3,6 мм, а высота аналогичного готового DC/DC-преобразователя в самом компактном корпусе SMD8 – 7,25 мм. Поэтому, используя отдельные компоненты вместо готового преобразователя, можно в два раза уменьшить высоту преобразователя на печатной плате (ПП), что очень важно для сверхкомпактных (плоских) устройств. При этом полученный DC/DC-преобразователь будет обладать всеми преимуществами поколения R3, о которых было сказано выше, а экономический эффект окажется ощутимым, особенно при массовом производстве.

Сегодня многие разработчики уже высоко оценили качество и технические параметры DC/DC-преобразователей Mornsun нового поколения R3. Следует учесть, что пока не все модели ранних поколений имеют полные аналоги в новом поколении, но расширение линейки R3 идет достаточно быстро, и в скором времени большинство позиций будет иметь эквивалент в новом поколении. Заменяя изделия предыдущего поколения новыми, мы снижаем стоимость изделия и улучшаем технические характеристики системы питания, такие как КПД, плавный старт, скорость запуска преобразователя, стабильность поведения при малой нагрузке, возможность увеличения емкости нагрузки, а также ЭМС/ЭМИ.

•••

управление питаниемMornsunстатьяисточники питанияDC-DC

Благодаря уменьшению стоимости, габаритов и улучшению характеристик модульные DC/DC-преобразователи все чаще заменяют решения на дискретных компонентах. Пример – обновленная линейка R3 от Mornsun.

Одной из первостепенных задач, которые должен решить разработчик при создании электронного устройства, является задача обеспечения частей схемы необходимым уровнем напряжения. Как правило, в устройстве всегда есть основной источник постоянного тока, поэтому одним из предпочтительных способов получения необходимого уровня напряжения является использование DC/DC-преобразователей.

Каждое конкретное устройство предъявляет свои требования к преобразователю, такие как цена, габариты, эффективность, скорость разработки и прочее. Данные требования зачастую противоречат друг другу, и разработчик сталкивается с выбором: создавать собственный преобразователь или подобрать модульное решение с соответствующими характеристиками.

Модульные DC/DC-преобразователи позволяют значительно упростить процесс разработки и изготовления конечных устройств, в связи с чем многие производители электронных компонентов включают в номенклатуру производимых решений эти изделия. Одним из таких производителей является компания Mornsun. Она производит источники питания, различные аксессуары для них, а также модули интерфейсов и микросхемы (рисунок 1). Основными направлениями компании являются DC/DC- и AC/DC-преобразователи, доступные в широком мощностном диапазоне и в разных конструктивах.

Рис. 1. Продукция Mornsun

Преимущества модульного решения

Применение модульных DC/DC-преобразователей предоставляет разработчику альтернативу создания собственного решения на дискретных компонентах. При создании дискретного решения могут возникнуть ошибки и необходимость доработок, что в конечном итоге увеличивает продолжительность разработки. Особенно это заметно при разработке импульсных DC/DC-преобразователей, которые имеют более сложную конструкцию, чем линейные, и требуют, помимо прочего, удовлетворения требований электромагнитной совместимости. Последнее связано с тем, что некорректное расположение компонентов на схеме во время разработки может вызвать появление паразитных индуктивно-емкостных связей, которые не видны на схеме.

Также на возможность ошибки или необходимость внесения изменений при разработке и производстве влияет количество используемых компонентов: чем их меньше, тем проще выглядит схема и тем меньше шагов при монтаже. Использование модульных решений помогает избежать ошибок, сделать сборку изделий проще, снизить процент брака и увеличить общую надежность выпускаемой продукции. Исследования показали, что использование DC/DC-преобразователей модульного типа сокращает время разработки узла на 45% по сравнению с дискретными решениями, что может стать определяющим фактором при выводе изделий на рынок и отразиться на получаемой прибыли.

Тем не менее, основным преимуществом создания собственных преобразователей на дискретных компонентах, как правило, является выигрыш в цене за единицу продукции. Однако данный выигрыш основан только на расчете цены самих компонентов, без учета затрат на производство и разработку. Построение собственного дискретного решения оправдано в случае массового производства, когда цена отдельно взятой единицы продукции оказывает значительное влияние на всю партию. Другим фактором в пользу применения дискретных решений является создание устройств с длительным жизненным циклом, так как применение модулей в данном случае способно спровоцировать вынужденную модификацию изделия.

При составлении экономической части стоит также помнить о цене закупки и последующего хранения компонентов: увеличение количества позиций в спецификации влечет за собой дополнительные расходы на хранение и обслуживание каждой позиции. Таким образом, использование модульных решений за счет сокращения позиций позволяет получить выигрыш в «стоимости владения». Кроме того, при создании решений, требующих точного подбора компонентов, может быть затруднительно найти их все у одного поставщика (особенно это касается моточных элементов), что создает проблемы в вопросах доставки и наличия на складе.

Подводим итог: основные преимущества использования модульных DC/DC-преобразователей это:

• упрощение процесса разработки и, как правило, повышение надежности и эффективности изделия;

• сокращение времени вывода конечного продукта на рынок за счет упрощения разработки и сокращения количества поставляемых элементов;

• наличие широкого спектра изделий, позволяющего точно подобрать модуль с необходимыми характеристиками, а не разрабатывать его с нуля;

• упрощение процесса обратной связи с производителем и поставщиком, а также сертификации конечного изделия.

Преобразователь на дискретных компонентах vs модульный DC/DC Mornsun

Наиболее часто встречающейся схемой на дискретных компонентах в сфере DC/DC-преобразователей является схема Ройера (двухтактная схема с самовозбуждением (рисунок 2) или ее разновидности.

Рис. 2. Схема Ройера

Схема имеет малую стоимость, и для ее построения не требуется большого набора компонентов, однако сама по себе она не имеет защиты от КЗ, обладает «жестким» стартом (при включении возникает импульс тока в несколько раз выше номинального, что может спровоцировать выход из строя транзисторов), а также, в случае построения решения 5-5 В, 1 Вт, имеет допустимую величину емкости нагрузки около 200…300 мкФ, что на практике может быть недостаточным, например, при подключении конденсатора для снижения перепадов выходного напряжения в случае работы нагрузки в импульсном режиме со скачками тока повышенного значения.

Схема Ройера характеризуется высоким КПД при работе на полной нагрузке, но ее эффективность значительно снижается при работе на холостом ходу или при небольших нагрузках. Ток холостого хода (ХХ) в решениях, построенных на основе данной схемы, достигает величины 15…30 мА, что противопоказано для оборудования, работающего от аккумуляторов или других автономных источников питания. Также нагрузка, подключаемая к DC/DC-преобразователю, построенному по схеме Ройера, должна быть минимум 20% от номинального значения. В том случае, когда прикладываемая нагрузка меньше порога в 20%, величина напряжения на выходе будет иметь существенную разницу с номинальным значением, и выходное напряжение может приобрести колебательный характер.

Компания Mornsun при разработке модульных DC/DC-преобразователей поколения R3 исключила приведенные выше недостатки и предоставила пользователям надежные решения, готовые к работе в самых разных условиях. Например, для конкретного решения преобразования 5-5 В с мощностью 1 Вт подойдет микросхема B0505S-1WR3 в корпусе SIP4, имеющая привлекательную стоимость, пока что недостижимую для других производителей (рисунок 3).

Рис. 3. Схема включения B0505S-1WR3

Данная микросхема, в отличие от решения на базе схемы Ройера, имеет ряд преимуществ: возможность плавного старта и быстрого запуска, функцию защиты от КЗ на выходе, защиту от температурного перегрева и другие. Многие из данных особенностей стали доступны именно в третьем поколении – R3. Давайте рассмотрим эти и другие особенности DC/DC-преобразователей Mornsun более подробно. 

DC/DC-преобразователи Mornsun

Mornsun предоставляет разработчикам широкий перечень DC/DC-преобразователей с различными характеристиками (рисунок 4), среди них:

• преобразователи, работающие c фиксированным входным напряжением (нестабилизированные, вход ±10%) и стабилизированные, работающие в диапазоне 2:1 или 4:1;

• с изоляцией «вход-выход» до 6 кВ DC и неизолированные, например, семейство K78xx в корпусе SIP3;

• со стандартным диапазоном температур: -40…85/105°С, и с расширенным: -50…125°С, например, CF0505XT-1WR2;

• преобразователи в различных корпусах: SIP, DIP, SMD, Brick и так далее.

Рис. 4. DC/DC-преобразователи Mornsun

Все это позволяет разработчику подобрать модуль с нужными характеристиками в рамках номенклатуры одного производителя.

Как уже говорилось ранее, Mornsun постоянно работает над улучшением характеристик своей продукции и каждое новое поколение обозначает литерой R с соответствующим номером в конце наименования (например, A0505XT-1WR3 и A0505XT-1WR2), обозначающим поколение компонента (отсутствие обозначения свидетельствует о первом поколении). Устройства предыдущего поколения могут без проблем быть заменены аналогичными из более новых линеек, причем конечный продукт может приобрести за счет этого новые свойства, улучшить характеристики и иметь положительный экономический эффект. Так, например, замена DC/DC-преобразователя R2 на аналогичный R3 позволит получить выигрыш по следующим параметрам:

• Низкий ток холостого хода. Существует тенденция снижения тока ХХ с каждым последующим поколением преобразователей. Для поколения R3 характерно значение порядка 4…6 мА, в то время как у аналогичных решений это значение достигает величины 30 мА (рисунок 5). Малое значение тока ХХ способствует увеличению продолжительности работы устройства от аккумуляторов, генераторов и других автономных источников.

Рис. 5. Сравнение величин тока холостого хода

• Защита от КЗ. В поколении R3 части внутренней структуры, которые раньше строились исключительно с использованием дискретных компонентов, сменились на интегральную схему собственной разработки, вследствие чего, например, вместо двухтактной схемы с самовозбуждением теперь применяется двухтактная схема с независимым генератором и добавленными цепями защиты выхода от КЗ. Данная защита разделяется на три режима: режим СС, подразумевающий ограничение выходного тока, контроль времени и режим автозапуска.

• Плавный старт и быстрый запуск. Наличие плавного старта в преобразователе позволяет исключить возникновение импульса с превосходящим номинальное значением входного тока в момент включения, что в свою очередь снижает порог требований к источнику напряжения на входе. Быстрый запуск позволяет сократить задержку подачи питания на устройство с 200 мс до 20 мс, что является важным фактором для некоторых решений.

• Защита от перегрева. В преобразователях R3 реализована функция температурной защиты: если DC/DC-преобразователь с отсутствием защиты от перегрева работает в течение долгого времени в области выше номинальной мощности, но ниже порога срабатывания защиты от перегрузки, то существует вероятность выхода его из строя из-за перегрева. Защита от перегрева подразумевает переход устройства в режим малого энергопотребления в случае превышения заданного значения температуры и возврат в обычный режим при ее снижении до безопасного уровня.

• Увеличенная емкость нагрузки. Если на приведенной ранее схеме Ройера плавный старт, защита от КЗ и емкость на нагрузке оказывают взаимное влияние, то в модульных решениях от Mornsun отсутствует подобная взаимная зависимость, благодаря чему, например, DC/DC-преобразователь B0503S-1WR3 может стабильно работать с емкостью нагрузки до 2400 мкФ и запускаться в режиме ограниченного выходного тока с емкостью до 4000 мкФ, что превосходит как дискретные решения, так и второе поколение – в 10 раз (рисунок 6).

Рис. 6. Возможности емкостной нагрузки в поколениях R2 и R3

• Высокая эффективность. Оптимизация схемы преобразования позволила уменьшить потери на коммутацию в силовых компонентах (MOSFET-транзисторах, выпрямительных диодах, трансформаторах), что, в свою очередь, увеличило КПД на 20% и позволило снизить количество энергии, уходившей на нагрев (рисунки 7, 8).

Рис. 7. КПД поколений R2 и R3

Рис. 8. Нагрев преобразователей поколений R2 и R3

• Высокая надежность. Компания Mornsun постоянно увеличивает надежность своих решений за счет автоматизации процесса производства и оптимизации схем. В данном конкретном случае переход к поколению R3, благодаря замене до 40% дискретных компонентов преобразователя одной микросхемой, позволил уменьшить брак до 0,001% (10 штук на один миллион продукции).

• Стоимость. С каждым новым поколением стоимость преобразователей Mornsun снижается. Это стало возможным благодаря уменьшению количества дискретных компонентов внутри преобразователя, что в свою очередь способствовало снижению цены и сокращению времени сборки. Снижение стоимости поколения R3 вывело модульные преобразователи Mornsun на новый уровень в конкуренции с аналогичными дискретными решениями: теперь замена дискретного DC/DC-преобразователя на модульный из поколения R3 позволит не только улучшить его технические параметры, но и в некоторых случаях получить выигрыш в цене за единицу продукции.

Более подробные характеристики DC/DC-преобразователей Mornsun приведены в таблице 1, а полный их перечень доступен по ссылке.

Заключение

В сравнении со стандартной схемой Ройера, применяемой при построении большинства DC/DC-преобразователей, модульные решения компании Mornsun поколения R3 показывают более высокие характеристики производительности и надежности, имеют защиту от КЗ, более низкое значение тока холостого хода, температурную защиту и много другое. Кроме того, стоимость изделия поколения R3 равна или ниже стоимости аналогичного решения на дискретных компонентах, а снижение затрат на разработку, хранение и увеличение скорости производства позволяют получить значительный выигрыш в цене конечного устройства.

Источник: КОМПЭЛ

https://www.compel.ru/lib/125682

Обзор MORNSUN® B0505S-1W — Codrey Electronics

Недавно, когда я разрабатывал проект цифрового контроллера освещения, я хотел, чтобы интерфейс был изолирован от общего заземления, чтобы избежать паразитных шумов и других проблем. Поскольку у меня не было быстрого решения, чтобы взять что-то из корзины запчастей, я в итоге купил партию изолированных модулей преобразователя постоянного тока MORNSUN ^® B0505S-1W от InkOcean (http://www.inkocean.in ). Миниатюрный блок питания может обеспечить выход постоянного тока 5 В/1 Вт с магнитной изоляцией, чего оказалось достаточно для моего проекта. Вот краткое введение в MORNSUN ^® B0505S-1W!

MORNSUN

^® Модуль B0505S-1W

Краткое введение: Модуль предназначен для применения в тех случаях, когда требуется изолированный выход от распределенной системы питания. Это изолированный и нерегулируемый преобразователь постоянного тока с фиксированным входом и одним выходом, способный обеспечить максимальный ток 200 мА при выходном напряжении 5 В постоянного тока. Примечательно, что для этого популярного 4-контактного модуля, доступного в пакете SIP, не требуются внешние компоненты.

Ввод и вывод: Как ясно указано в техническом описании, вы можете хорошо использовать модуль, если у вас есть входной источник постоянного тока> 300 мА в диапазоне 4,5–5,5 В, но максимальный выходной ток нагрузки никогда не превышает 200 мА при 5 В постоянного тока.

Пульсация и шум: Поскольку пульсация и шум модуля составляют ≤100 и 100 мВ соответственно, это подходит только для определенных проектов, где низкий уровень пульсаций шума не является абсолютной необходимостью. Кроме того, изолированный выход 5 В постоянного тока модуля не регулируется и требует входного тока 31 мА без нагрузки. Типичный КПД при полной нагрузке (100 %) составляет 70 %, а при малой нагрузке (10 %) — 40 %. См. типичные кривые эффективности модуля, показанные ниже.

Внешние детали: Этот конкретный изолированный модуль преобразователя постоянного тока S0505S-1W вряд ли требует внешних компонентов для правильной работы. Однако вы можете подключить к его входным проводам небольшой компонент, рекомендованный по электромагнитным помехам, — один керамический конденсатор 1 мкФ/50 В.

Внутренняя схема: Хотя у меня не было возможности разобрать модуль B0505S-1W, я заметил, что его внутренняя электроника в основном основана на «генераторе Ройера» (https://en. wikipedia.org/wiki/Royer_oscillator). Насколько мне известно, традиционная схема генератора Ройера обеспечивает только основные функции, но если схема выходит из строя, модуль может быть поврежден и даже вызвать серьезные последствия. В настоящее время модуль доступен без функции непрерывной защиты от короткого замыкания (SCP)!

Изменения конструкции Cheerful

От R1 до R3: Первым в серии преобразователей постоянного напряжения с фиксированным входным напряжением производства MORNSUN ^® является, конечно же, описанная выше версия R1 (B0505S-1W). Следующая серия R2 с фиксированным входным напряжением (B0505S-1WR2) значительно повышает надежность системы, и теперь третья серия R3 находится в пути (B0505S-1WR3). Серия R3 имеет независимую схему генератора, основанную на чиповой технологии, поэтому она имеет эффективную непрерывную защиту от короткого замыкания (SCP) с помощью модифицированной двухтактной схемы. Серия R3 не только обеспечивает значительное улучшение защиты от короткого замыкания и пуска, но также мягко улучшает емкостную нагрузку, обеспечивая нормальный пуск в режиме CC, где существует большая емкостная нагрузка.

Кроме того, потребляемая мощность B0505S-1WR3 в режиме ожидания составляет 25 мВт, а ток холостого хода составляет 5 мА. Серия R3 с выходным напряжением 5 В пост. тока обеспечивает КПД не только более 82 % при полной нагрузке (100 %), но и более 75 % при малой нагрузке (10 %), что снижает нагрев устройства при малой нагрузке. Ниже приведена краткая сравнительная таблица основных характеристик B0505 ​​для быстрого ознакомления.

Роль входных/выходных конденсаторов

Добавление конденсатора на входную клемму может поглощать скачки напряжения и поддерживать стабильное напряжение. Точно так же выходной конденсатор может значительно уменьшить пульсации на выходе. Для R3 рекомендуемое значение входного конденсатора составляет 4,7 мкФ, а значение выходного конденсатора — 10 мкФ. Ниже вы можете увидеть схематический рисунок начальной версии моей «Универсальной коммутационной платы B0505S-1W».

Обратите внимание, что обычно рекомендуется (особенно для версии R1) использовать обычные керамические конденсаторы, а не танталовые конденсаторы, потому что ESR танталового конденсатора очень низкое, поэтому во время запуска он выглядит как фиктивное короткое замыкание на выходе. Это приводит к тому, что входной ток влияет на преобразователь и повреждает его!

Наконец, откровенный снимок моих основных экспериментов с модулем(ами) преобразователя постоянного тока B0505S-1W (R2). Кроме того, после первоначальной оценки подготовлена ​​таблица кратких отчетов об испытаниях.

Далее я должен создать несколько самодельных проектов для моих читателей.