Новинки компании P-DUKE Power

Новинки компании P-DUKE Power.

Тайваньская компания Power Mate Technology, основанная в 1992 году, на мировом рынке электроники известна, прежде всего, AC/DC источниками питания и DC/DC преобразователями напряжения, выпускаемыми под брендом P-DUKE Power. Обзор доступной продукции был проведен в 2019 году [1], но компания не стоит на месте, постоянно занимаясь модернизацией старых и проектированием новых перспективных серий изделий, опираясь при этом на требования заказчиков. В данной статье будут рассмотрены интересные новинки, появившиеся в модельном ряду P-DUKE Power за прошедшее время.

Введение.

Практически любая электронная аппаратура имеет в своем составе компоненты и модули, предназначенные для организации системы электропитания. К ним относятся AC/DC и DC/DC преобразователи, фильтры электромагнитных помех, устройства защиты от импульсов, вызванных переходными процессами, и многие другие элементы. Большое количество поставщиков подобной продукции представлено на российском рынке электронных компонентов, что усложняет и без того непростую задачу выбора подходящего решения. С одной стороны можно найти качественные, но дорогие изделия от известного производителя, с другой – бюджетные компоненты от малоизвестных компаний, имеющих узкую номенклатуру или длительный срок производства.

Компания P-DUKE Power, недавно пришедшая на отечественный рынок электроники, широко известна в качестве производителя устройств с оптимальным соотношением цена/качество. Модельный ряд P-DUKE Power по многим позициям сопоставим с продукцией таких известных компаний как Traco Power, Aimtec, Mean Well и т.д. Совместимость изделий по электрическим и эксплуатационным параметрам, функциональным возможностям и типам корпусного исполнения, позволяет использовать их в качестве полноценной замены аналогичной продукции более именитых фирм. Среди постоянных заказчиков P-DUKE Power можно отметить компании Intel, AT&T, Siemens, Alcatel, Sony, Sharp и Fujitsu.

Большое внимание компания P-DUKE Power уделяет качеству и надежности выпускаемой продукции. При производстве осуществляется непрерывный технический контроль качества материалов и комплектующих, технологии изготовления и используемого оборудования, выполняется анализ отказов и брака, а также необходимое обучение персонала. Помимо этого, обеспечивается полноценная профессиональная послепродажная поддержка потребителей продукции. Технологический процесс организован согласно условиям международного стандарта качества ISO-9001, а также в соответствии с требованиями охраны окружающей среды (ISO-14001) и охраны здоровья и безопасности труда (ISO-45001). Все выпускаемые устройства имеют международные сертификаты электромагнитной совместимости и электробезопасности, включая CB, CE, UL/CUL и TUV, входной контроль компонентов основывается на MIL-STD-105E. Кроме того, изделия, предназначенные для отраслевого применения, например, для железнодорожного транспорта или медицинского оборудования, тестируются на соответствие необходимым отраслевым стандартам [2].

Доступную в настоящее время линейку продукции компании можно разделить на три группы. Первая включает в себя AC/DC преобразователи как в открытом бескорпусном исполнении, так и в различных корпусах с пассивным и/или активным охлаждением, предназначенных для монтажа на печатную плату или для крепления на шасси и DIN рейку (рис. 1). Вторая группа имеет наиболее широкую номенклатуру и состоит из одно- и многоканальных преобразователей напряжения постоянного тока, работающих в широком диапазоне мощностей (от 1 до 300 Вт). И наконец, третья объединяет новые для компании изделия, а именно модули защиты от импульсных перенапряжений, рекомендованные для применения совместно с DC/DC преобразователями.

Рис. 1 – Основные типы выпускаемой продукции компании P-DUKE Power.

Спектр возможных областей применения предлагаемых устройств очень широк. Изделия P-DUKE Power рекомендованы для использования в телекоммуникационной аппаратуре, системах промышленной автоматизации и управления, схемах преобразования природной энергии, различном оборудовании промышленного и железнодорожного назначения, медицинской и научной технике. Далее рассмотрим отличительные особенности новинок компании.

AC/DC преобразователи.

Расширение данной группы было выполнено за счет добавления импульсных источников питания из серий MSD30, TSD30, MSD40, TSD40, MSD65 и TSD65. Относящиеся к преобразователям напряжения средней мощности (от 30 до 65 Вт) новые устройства характеризуются универсальным входным диапазоном (85-264 В, 47-63 Гц), позволяющим использовать их в любой стране мира, а также обладают низким значением потребления энергии при отключенной нагрузке и малыми токами утечки (75-100 мкА). Однотипные устройства, имеющие один канал положительного выходного напряжения, доступны в герметизированных корпусах, предназначенных либо для монтажа в отверстия печатной платы, либо для крепления на DIN рейку. В последних подключение шины питания на вход и нагрузки на выход модуля производится через разъемы типа JST/Molex или посредством специальных винтовых клеммников (рис. 2). Каждая серия включает все варианты корпусного исполнения.

Рис. 2 – Внешний вид AC/DC преобразователей серий MSDxx и TSDxx.

Все модели предназначены для работы в температурном диапазоне от -40 до +85 °С при относительной влажности в пределах 5-95% (без конденсации). Среди других эксплуатационных параметров можно отметить возможность функционирования на высоте до 5000 метров над уровнем моря без отклонения рабочих характеристик от номинальных значений. Преобразователи P-DUKE Power в обязательном порядке тестируются на устойчивость к вибрации согласно методам стандарта IEC 60068-2-6 и ударопрочность по IEC 60068-2-27. Встроенный ЭМИ фильтр класса B позволяет обеспечить соответствие стандартам EN55011, EN55032, EN60601-1-2 и FCC (часть 18/15) по уровню кондуктивных и излучаемых помех. По защите от поражения электрическим током они причисляются к оборудованию класса I или класса II (на выбор). В первом случае защита выполнена применением основной изоляции и наличием средств подключения к системе защитного заземления, во втором – наличием двойной или усиленной изоляции, не требующей дополнительного заземления.

Основные сферы применения новинок – промышленное и медицинское оборудование (таблица 1). Маркировка преобразователей медицинского назначения начинается с буквы M, они построены в соответствии с жесткими требованиями международных стандартов безопасности IEC/EN/ANSI/AAMI ES60601-1 и IEC/EN/UL 60950-1, 62368-1, регламентирующих, среди прочих параметров, минимальную величину напряжения изоляции между первичной и вторичной электрической цепями. Медицинские источники питания P-DUKE Power выдерживают приложенное переменное напряжение 4000 В AC в течение 1 минуты, в отличие от промышленных моделей, где этот показатель составляет 3 кВ. Им присвоен уровень защиты 2×МОРР, что позволяет использовать их в медицинских изделиях, непосредственно контактирующих с пациентом (ирригаторах, автоматизированных кроватях, аппаратах гемодиализа, устройствах предотвращения апноэ во время сна, стоматологических креслах и т.д.). Еще одно отличие медицинских преобразователей от промышленных – повышенный с трех до пяти лет срок гарантии. Гарантируемый производителем показатель наработки на отказ (MTBF, рассчитанный по MIL-HDBK-217F при +25 °C) составляет не менее 1 млн., а для маломощных моделей более 3 млн. часов безотказной работы.

Таблица 1 – Основные характеристики новых AC/DC преобразователей P-DUKE Power. (увеличить)

  Преобразователи, рассчитанные на максимальную мощность 40 и 65 Вт, обеспечивают питание потребителей постоянным выходным напряжением из стандартного ряда номиналов 5, 7,5, 9, 12, 15, 18, 24, 28, 36, 48 и 53 В с начальной погрешностью не более ±1%. Серии MSD30 и TSD30, кроме того, имеют в своем составе модули с низковольтным 3,3 В выходом, обладающим максимальным током нагрузки 6 А. Обеспечение корректной стабилизации выходного напряжения осуществляется без предъявления особых требований к минимальному значению токов нагрузки. Температурный коэффициент, характеризующий качество выходного напряжения при изменении рабочей температуры, для всех моделей составляет ±0,02 %/°С, нестабильность выхода по сети – ±0,2%, а при изменении нагрузки во всем диапазоне – не более ±0,7%. Уровень выходного шума, измеренный в полосе частот 20 МГц, не превышает 50-150 мВ (п-п) для различных номиналов выхода. Также преобразователи данных серий характеризуются достаточно высоким значением КПД, достигающим 93,5% в широком диапазоне токов нагрузки (рис. 3).

Рис. 3 – Зависимость эффективности преобразования от нагрузки на примере модуля MSD65US24.

Все модули имеют ряд защитных цепей, предотвращающих их выход из строя вследствие короткого замыкания, перегрузки по току или перенапряжения на выходе. Схема ограничения выходного тока (OCP) полезна в системах распределенного питания, порог ее срабатывания составляет 145% от паспортного значения. При превышении заявленного предела преобразователи переходят в режим прерывистого питания (hiccup), в котором с определенной частотой выполняется выключение и последующее включение выхода. Это не позволяет источнику питания выдавать ток, значение которого превышало бы максимально допустимое. Встроенная защита от превышения выходного напряжения (OVP) запускается при достижении величины 125-140% от номинала, при которой происходит отключение преобразователя. Дополнительные плавкие предохранители, устанавливаемые в цепях фазы и нейтрали, обеспечивают защиту входа от аварийных электрических токов. Наличие сервисной функции подстройки выходного напряжения позволяет пользователю изменять его в пределах ±10% от номинального значения. Более широкие границы регулировки имеют 40 и 65 Вт модули с выходным напряжением 53 В, у которых нижний порог может быть уменьшен до -20%. Осуществляется путем подключения внешнего резистора между выводами “Trim” и “+Vout”, если нужно уменьшить выходное напряжение или между “Trim” и “-Vout” при необходимости его увеличения. Вспомогательный индикатор PG (Power good) сигнализирует об отсутствии аварийных ситуаций.

Стоит отметить, что не во всем температурном диапазоне преобразователи могут выдавать заявленные значения выходной мощности. Особенно это актуально для мощных источников питания, зачастую требующих принятия мер по дополнительному охлаждению. Например, 65 Вт модуль MSD65US24 способен работать в полную силу только при температурах до 50 или до 60 °С в зависимости от напряжения входной шины питания (рис. 4).

Рис. 4 – Типовые графики зависимости номинальной выходной мощности от температуры окружающей среды для модуля MSD65US24.

 DC/DC преобразователи.

Новинки компании P-DUKE Power представлены изолированными и неизолированными DC/DC преобразователями, выполненными в корпусах для поверхностного монтажа (SMD), для монтажа на плату в отверстия с однорядным (SIP) и двухрядным (DIP) расположением выводов, а также в корпусах промышленного образца. Все устройства имеют сертификат соответствия международным стандартам безопасности UL/EN/IEC 60950-1. Преобразователи железнодорожного и медицинского назначения разработаны на основе требований отраслевых стандартов EN50155/EN45545-2 и UL/EN/IEC 60601-1 соответственно. Безопасность и гибкость эксплуатации устройств обеспечивается наличием комплекта встроенных защит от: пониженного входного (UVP, Under Voltage Protection) и повышенного выходного (OVP, Over Voltage Protection) напряжений, короткого замыкания на выходе (SCP, Short Circuit Protection), перегрузки по току (OCP, Over Current Protection) и перегрева (OTP, Over Temperature Protection), а также набором сервисных функций: подстройки выходного напряжения (ADJ), дистанционного управления (On/Off) и компенсации падения выходного напряжения при удаленной нагрузке (Sense).

Таблица 2 – Основные параметры новых DC/DC преобразователей компании P-DUKE Power. (увеличить)

Группа неизолированных DC/DC преобразователей пополнилась компонентами серий HSR01 и HSR6P, предназначенными для использования в распределенных системах питания. Отсутствие гальванической развязки между первичными и вторичными цепями значительно снижает стоимость и габариты предлагаемых изделий. Одноканальные преобразователи мощностью до 15 Вт, полностью совместимые по выводам с широко известными линейными регуляторами положительного напряжения lm78xx, рекомендованы для питания низковольтных логических схем. Обладающие высоким КПД (до 94%) и широкими входными диапазонами они обеспечивают фиксированные выходные напряжения постоянного тока из стандартного ряда номиналов: 3,3, 5, 6,5, 9, 12, 15 или 24 В с начальным допуском ±2%. Нестабильность выхода по сети не превышает в худшем случае ±0,5%, по нагрузке – ±0,6%, уровень шума – не более 50-75 мВ (п-п). Требования к значению минимальной нагрузки отсутствуют. Устройства выпускаются в малогабаритных корпусах типа SIP с размерами 1,2×0,9×1,3 см (HSR6P) и 1,2×0,9×1,8 см (HSR01), шаг выводов – 2,54 мм. Возможен заказ моделей как с вертикальным, так и с горизонтальным размещением корпуса на плате, диапазон рабочих температур составляет от -40 до +105 °С. Для повышения безопасности предусмотрены схемы защиты от короткого замыкания, перегрева и превышения максимального тока нагрузки. Типовая схема применения и внешний вид преобразователей данных серий изображены на рис. 5.

Рис. 5 – Типовая схема включения (а) и корпусное исполнение (б) преобразователей серий HSR6P и HSR01.

Семейства MPU01 и EUR01 относятся к маломощным изолированным DC/DC преобразователям бюджетного типа, изготавливаемым в пластиковых SIP корпусах с однорядным расположением выводов. Серия MPU01, позиционируемая производителем, прежде всего, для медицинских применений, отличается уровнем защиты 2×МОРР, напряжением изоляции “вход-выход” 5000 В и током утечки не более 2 мкА. Она объединяет модели с одним или двумя каналами выходных напряжений, номиналы выходов соответствуют стандартному ряду: 3,3, 5, 12, 15, ±5, ±12, ±15 В постоянного тока. Для повышения надежности интегрирована схема защиты от короткого замыкания. Серия EUR01 состоит из одноканальных компонентов с максимальной мощностью 1 Вт, работающих с номиналами шины питания 3,3, 5, 12, 15 или 24 В. Для заказа доступны модели с выходными напряжениями от 3,3 до 24 В и начальной погрешностью установки до 2,5%.

Изолированные DC/DC преобразователи серий RCD10W, RCD15/RCD15W, RCD20W, RED40W, RED60W и EED40/EED40W представляют собой устройства с одно- или двухполярными выходными напряжениями и максимальной мощностью от 10 до 60 Вт. Типовое значение начальной погрешности установки выхода для большинства устройств не превышает ±1%, нестабильность по сети не более ±0,2% для одноканальных преобразователей и ±0,5% для двухканальных, по нагрузке – от ±0,1 до ±0,8%. Все изделия характеризуются повышенной эффективностью преобразования, достигающей 93% во всем диапазоне напряжений питания (рис. 6).

Рис. 6 – Зависимость эффективности преобразования от входного напряжения на примере преобразователя RED40-24S05W.

Дополнительная литера W в наименовании свидетельствует о расширенном диапазоне входного напряжения (4:1). Такие серии разработаны специально для железнодорожного транспорта и имеют в своем составе устройства с входным напряжением 110 В постоянного тока (диапазон 36-160 В). Остальные преобразователи рассчитаны на входной диапазон 2:1. Все устройства содержат встроенные помехоподавляющие фильтры класса А (EN50121-3-2/EN55032), гальваническую изоляцию “вход-выход” до 3000 В DC и расширенный комплекс защитных мер, включая защиту от пониженного входного напряжения и перегрева. Среди вспомогательных функций можно отметить возможность регулировки выхода в пределах от -10 до +20% от номинала при помощи вывода Trim. Функция доступна у одноканальных представителей серий. С целью улучшения энергосбережения применяется вход дистанционного включения/выключения (Ctrl), который может активироваться как логической единицей, так и логическим нулем (опция выбирается при заказе). Гарантированная наработка на отказ у ряда изделий превышает 5 млн. часов.

Конструктивно выпускаются в экранированных со всех сторон и герметизированных эпоксидной смолой металлических DIP корпусах с дюймовыми размерами 1"×1" или 2"×1". При необходимости могут комплектоваться внешними радиаторами, крепление которых выполняется при помощи защелок (рис. 7). Стандартные изделия могут эксплуатироваться при температурах -40..+105 °С, также возможен заказ версий с нижним пределом диапазона -55 °С.

Рис. 7 – Внешний вид DC/DC преобразователей P-DUKE Power, изготавливаемых в DIP корпусах.

Следующая группа DC/DC преобразователей изготавливается в герметичных корпусах промышленного форм-фактора “1/4 brick” и “1/2 brick”, предназначенных для монтажа в отверстия на печатной плате. Корпуса сделаны из высокотемпературного пластика, их теплоотводящее основание – алюминиевое, а выводы из латуни, покрытой никелем. Все свободное пространство корпуса заполнено специальным компаундом, который служит для защиты компонентов и равномерного распределения тепла внутри модуля. Для каждого изделия производителем предлагается несколько моделей радиаторов, их крепление выполняется в специально предусмотренные на корпусах отверстия (рис. 8).

Рис. 8 – Внешний вид DC/DC преобразователей серий QAExxU и HAExxU.

Преобразователи серий QAE40U, QAE60U, QAE100U, HAE150U и HAE200U представляют собой одноканальные источники положительного напряжения, позиционируемые для использования в оборудовании железнодорожного назначения. Они полностью соответствуют требованиям отраслевого стандарта EN50155 и обладают чрезвычайно широкими диапазонами входных напряжений 9-75 В (8:1) и/или 16-160 В (10:1). На выходе обеспечиваются напряжения из ряда 5, 12, 15, 24, 28, 48, 53 В с погрешностью установки не более ±1%, нестабильностью выхода по сети и нагрузке ±0,1% и уровнем шума от 75 до 300 мВ. Устройства данных серий обеспечивают заявленные характеристики в температурном диапазоне от -40 до +105 °C, эффективность преобразования достигает 92%. Для повышения надежности функционирования они снабжены полным набором защитных и вспомогательных функций. Схема защиты от перенапряжения срабатывает при превышении номинального выходного напряжения на величину от 20 до 35%, порог защиты от перегрузки по току – 110..130% от паспортных значений (в зависимости от модели). Схема защиты от пониженного входного напряжения является регулируемой, порог задается при помощи резистора, подключаемого к выводу UVLO. Подстройка выхода возможна на величину от -10 до +20%, функция Sense служит для компенсации падания выходного напряжения на соединительных проводах при использовании удаленной нагрузки. На рис. 9 показана типовая схема включения преобразователей серии QAE100U. Конденсатор на выводе Bus позволяет поддерживать входное напряжение на должном уровне при просадке напряжения на шине питания.

Рис. 9 – Типовая схема применения DC/DC преобразователей серии QAE100U.

Модули защиты от импульсных перенапряжений.

Представлены серией SSM, состоящей на данный момент из трех устройств, рассчитанных на максимальную мощность 20, 150 и 300 Вт. Рекомендованы для применения совместно с DC/DC преобразователями P-DUKE Power в подвижном составе железных дорог с целью повышения общей надежности систем электропитания. Предназначенные для ограничения импульсных помех они обеспечивают полноценную защиту от выбросов напряжения на шинах питания с номиналами 72, 96 и 110 В. Диапазон рабочих напряжений составляет 43..160 В. Каждый из модулей способен выдерживать импульсы с амплитудой до 165 В (в течение 1 секунды), до 176 В (100 мс) и до 385 В (20 мс) в соответствии с требованиями стандартов EN50155, RIA12 и NF F 01-510, а также кратковременные просадки напряжения вплоть до 36 В. Типовое значение напряжения ограничения – 168 В.

Модули производятся в герметичных пластиковых корпусах, предназначенных для сквозного монтажа на печатную плату, размеры варьируются от 3,2×2,0×1,0 см для 20 Вт модулей до 4,1×2,5×1,0 см для более мощных изделий. Допустимые температуры эксплуатации лежат в диапазоне от -40 до +105 °C, перечень выходных механических и климатических  испытаний определяется стандартом MIL-STD-810F. Стандартная схема включения модулей серии SSM приведена на рис. 10.

Рис. 10 – Типовая схема применения модулей серии SSM.

Заключение.

Компания P-DUKE Power предлагает широкую номенклатуру электронных компонентов, необходимых для построения высококачественных источников питания аппаратуры различного назначения. В настоящее время для заказа доступны преобразователи напряжения постоянного и переменного тока, а также вспомогательные защитные модули, обладающие стандартными значениями входных и выходных напряжений, широкими функциональными возможностями, различными вариантами конструктивного исполнения и сертификатами соответствия международным отраслевым стандартам.

Список используемой литературы.

• Верхулевский К. AC/DC источники питания и DC/DC преобразователи компании P-DUKE Power. // Силовая электроника. 2019. №2, с. 10-17
• Официальный сайт компании P-DUKE Power. // https://www.pduke.com/