Utilisation de convertisseurs CC-CC dans les applications de systèmes d'alimentation à espace critique

Les concepteurs de systèmes d'alimentation sont constamment sous pression car ils sont chargés de développer des solutions hautement adaptatives conformes aux environnements d'exploitation actuels sans interrompre les cycles de conception à fabrication.

Les concepteurs de systèmes électriques sont constamment sous pression, car ils sont chargés de développer des solutions hautement adaptatives conformes aux environnements d'exploitation d'aujourd'hui sans interrompre les cycles de conception à fabrication.

Les modules à haute densité de puissance suscitent un grand intérêt de la part des concepteurs du monde entier confrontés à des contraintes d'espace sur carte dans des domaines d'application tels que les infrastructures de télécommunications mobiles, l'automatisation industrielle, les transports et les équipements informatiques embarqués. Le boîtier encapsulé et les excellentes performances thermiques augmentent la confiance des concepteurs dans la fiabilité à long terme de ces produits, même dans les applications industrielles les plus exigeantes.

La conception de systèmes électriques est devenue de plus en plus difficile, car les consommateurs sont de plus en plus attirés par des applications conçues de manière minimale et offrant des performances élevées tout en restant rentables. Cependant, il ne suffit pas de sélectionner les solutions d'alimentation embarquées les plus abordables.

Convertisseurs DC-DC pour la conception de systèmes d'alimentation

Entrez dans les convertisseurs DC-DC - des modules d'alimentation en tension qui peuvent être utilisés aussi facilement que des solutions plug-and-play. Les convertisseurs DC-DC sont conçus pour se conformer à une sortie à haut rendement dans un large éventail d'applications à espace critique telles que l'électronique grand public, les appareils mobiles, les chargeurs de batterie, les consoles de jeux, les panneaux LCD et les systèmes d'éclairage, et les points de vente (POS ) appareils, entre autres.

Les convertisseurs DC-DC sont généralement classés dans les deux catégories suivantes : 

1. Transformateurs qui transforment une tension continue en une autre via une tension de sortie, qui est indépendante de la charge.
2. Transformateurs avec barrières d'isolement DC-DC qui séparent électriquement deux circuits.

En fonction de la nature de leur construction, les convertisseurs DC-DC non régulés peuvent fournir jusqu'à 70 à 90 % d'efficacité énergétique, tandis que les convertisseurs régulés fournissent jusqu'à 85 % d'efficacité.

En raison du rendement élevé des convertisseurs DC-DC, ils sont restés l'un des segments les plus dynamiques de tout le spectre de l'électronique de puissance. Deux moteurs principaux permettent au marché des convertisseurs DC-DC de se développer : 

1. Adoption à grande échelle des technologies informatiques et de télécommunications modernes.
2. Une large possibilité pour les concepteurs de systèmes électriques d'expérimenter et d'innover au niveau de la conception des circuits, de l'architecture et de la topologie des convertisseurs, ce qui leur permet de produire des modules de conversion personnalisés conformes aux exigences au niveau du système.

Avantages du convertisseur DC-DC

Le taux croissant d'intégration des convertisseurs DC-DC dans les technologies de l'informatique et des télécommunications démontre la supériorité de l'architecture d'alimentation, s'ajoutant à l'adoption accrue de ces modules. Les convertisseurs DC-DC sont essentiels pour produire des conceptions de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites et moins compliquées, grâce à la flexibilité qu'ils offrent aux concepteurs en termes d'expérimentation et de personnalisation. Une telle flexibilité permet aux concepteurs d'accélérer le délai de mise sur le marché sans compromettre les exigences au niveau du système.

De plus, les conceptions de circuits imprimés plus petits basés sur des convertisseurs DC-DC permettent aux fabricants d'équipements d'origine (OEM) d'optimiser l'espace avec lequel ils doivent travailler en ajoutant des fonctionnalités attrayantes dans un petit facteur de forme - un attribut essentiel que les convertisseurs DC-DC traditionnels n'offrent pas. . En tenant dûment compte de ces facteurs, on peut comprendre pourquoi les convertisseurs DC-DC deviennent le composant incontournable pour une sortie à haut rendement dans les applications industrielles à espace critique.

Modules convertisseurs CC-CC MINMAX MD

La famille MINMAX MD de modules convertisseurs DC-DC isolés offre une densité de puissance allant jusqu'à 63,5 W/in3 pour une utilisation dans des conceptions à espace restreint. Ces modules offrent 6 à 10 watts pour prendre en charge les systèmes d'alimentation et ont une empreinte standard de l'industrie de 0,94" x 0,54", et ne mesurent que 0,31" de haut et pèsent 6,1 g.

La haute efficacité de la technologie de régulation de puissance des modules et les caractéristiques thermiques de la conception du boîtier signifient que les convertisseurs peuvent atteindre une densité de puissance très élevée tout en supportant un fonctionnement à des températures allant jusqu'à 90 °C.

Les ingénieurs concepteurs de systèmes peuvent utiliser ce convertisseur CC-CC pour réduire à la fois l'encombrement et le poids de la carte, généralement de 50 % lors du remplacement d'autres modules avec une puissance nominale équivalente.

Figure 1. La famille de modules convertisseurs DC-DC MINMAX MD offre une densité de puissance élevée dans un petit facteur de forme.

MINMAX a créé un processus d'intégration simple pour les convertisseurs MD dans les conceptions de produits finaux. Le boîtier métallique blindé avec plaque de base isolée offre d'excellentes performances CEM. Les produits MD sont certifiés conformes à la norme EN 55032 EMI de classe A et à la norme EN 61000-4-2/3/6/8, aucun composant externe n'est nécessaire. La conformité de classe A avec EN 61000-4-4/5 et avec EN 55022 classe B ne nécessite qu'un petit nombre de composants externes.

L'isolation de 1,5 kV protège les circuits sensibles du bruit et prend en charge l'utilisation dans les applications critiques pour la sécurité.

Les modules convertisseurs MD offrent un rendement élevé et une régulation précise sur l'ensemble de la ligne, de la charge et de la plage de température. L'efficacité de pointe typique est de 88 % à la charge maximale et la consommation électrique à vide n'est que de 0,1 W. La régulation de ligne est évaluée à ±0,2 % et la régulation de charge est évaluée à ±0,5 %.

Les convertisseurs n'ont pas d'exigence de charge minimale et maintiennent une régulation stable sans oscillation dans des conditions de charge nulle et faible. Le temps de démarrage typique de 20 ms aide les concepteurs à éliminer le risque de défaillance de la synchronisation du système.

Figure 2. Résultats de tension des modules convertisseurs DC-DC MD.

Convertisseurs MD pour un espace PCB limité

Alors que les entreprises exigent une miniaturisation des produits et des produits riches en fonctionnalités, les concepteurs de systèmes d'alimentation n'ont d'autre choix que de tirer le meilleur parti de l'espace limité des circuits imprimés. Les convertisseurs AC-DC traditionnels n'ont pas la flexibilité qui permettrait aux concepteurs d'expérimenter et d'innover des dispositions personnalisées sur un espace PCB donné.

Dotés du plus petit boîtier DIP-16, les convertisseurs MINMAX MD permettent aux concepteurs d'utiliser l'espace PCB de manière optimale. Les concepteurs peuvent désormais intégrer des fonctionnalités de performances avancées susceptibles d'améliorer les performances du produit, notamment une sortie garantie constante de 6 à 10 W, tandis que les convertisseurs grand public au sein du même facteur de forme ne peuvent fournir que 3 W. Opter pour ces convertisseurs DC-DC peut offrir un niveau d'efficacité plus élevé pour les applications à espace critique.

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