Новинки 2018 года
Первой новинкой являются ультракомпактные изолированные DC/DC-преобразователи с высоковольтной сетью серий JETND120-CTHV, JETND250-CTHV и JETND400-CTHV.
Для российского рынка данные модули поставляются с обозначением ВИПД. В ряде применений они могут заменить соответствующие модули фирмы VICOR семейств Micro, Mini и Maxi в корпусах промышленного стандарта Brick.
На рисунке 1 показан типовой модуль в корпусе Full-Brick JETND400-CTHV мощностью 400 Вт.
Характерной особенностью всей серии JETND400-CTHV является возможность работы с двумя входными сетями – постоянным входным напряжением 100...200 В или 180...375 В. Типовые выходные напряжения 24, 27 или 48 В. Диапазон температур корпуса -40...+110°С, по заказу может быть расширен до -60...+130°С. Стандартные сервисные функции модулей: подстройка выходного напряжения, дистанционное включение и выключение, а в модулях на 250 и 400 Вт – ещё и параллельная работа и выносная обратная связь. Предусмотрен полный комплекс защит.
Габариты и удельная мощность анонсируемых приборов являются уникальными для производимых в России аналогичных модулей электропитания: для JETND-120CTHV (1/4 Brick) – 59×37×12 мм и 4813 Вт/дм3, для JETND-250CTHV (1/2 Brick) – 61×59×12 мм и 6030 Вт/дм3, для JETND-400CTHV (Full-Brick) – 117×61×13 мм и 6478 Вт/дм3.
Корпуса модулей выполнены из металла, что позволяет использовать их в экстремальных условиях эксплуатации. В них предусмотрены отверстия для крепления, позволяющие применять винты с утопленными головками, что отвечает низкому конструктивному профилю данных модулей. Выводная система – штыри, предназначенные под распайку на печатную плату.
Модули серии JETND-CTHV имеют высокий типовой КПД – до 92% при коэффициенте нагрузки 0,7.
Типовая область применения – системы радарных АФАР, использование в преобразователях AC/DC в качестве конвертеров (достаточно добавить выпрямитель и входной фильтр) при типовых однофазных и трёхфазных сетях на 50 и 400 Гц.
Вторая линейка новинок – это бюджетные версии популярных преобразователей AC/DC серии JETA.
В составе серии четыре модуля – JETBA50, JETBA100, JETBA250 и JETBA500.
Для российского рынка данные модули поставляются с обозначением ВИПАБ. Это низкопрофильные устройства в малогабаритных металлических корпусах-основаниях для установки их на радиаторы. Максимальная мощность составляет от 50 до 500 Вт. Работают устройства от стандартной сети 220 В (187...242 В), 50 Гц. Допускается также использование модулей и в сетях на 400 Гц.
На рисунке 2 показан типовой модуль JETBA250 мощностью 250 Вт.
Характерной особенностью всей серии является диапазон температур корпуса (-40...+85°С). Типовые выходные напряжения – от 5 до 48 В. Стандартные сервисные функции модулей для моделей на 250 и 500 Вт: подстройка выходного напряжения и дистанционное включение и выключение, а для модели на 500 Вт – ещё и параллельная работа с выносной обратной связью. Имеется стандартный комплекс защит, в том числе от превышения температуры.
Габариты и удельная мощность представленных приборов являются весьма конкурентоспособными по сравнению с производимыми в России аналогичными модулями электропитания: для JETBA50 – 89×42×18 мм и 743 Вт/дм3, для JETBA100 – 101×55×21 мм и 787 Вт/дм3, для JETBA250 – 115×80×28 мм и 970 Вт/дм3, для JETBA500 – 175×93×29 мм и 1059 Вт/дм3.
Выводная система – клеммные колодки для гибких многожильных проводников. Модули снабжены фильтрами ЭМС.
Типовая область применения – системы автоматики и электропитания различных электронных устройств.
В связи с растущим спросом на мощные блоки электропитания с конвекционным охлаждением группой компаний «АЕПС-ГРУПП» разработан мощный безвентиляторный блок электропитания JETAB5500-HP. Внешний вид блока показан на рисунке 3.
Преимуществами данного изделия являются пассивное охлаждение без вентиляторов, трёхфазная входная сеть 3×400 В ±10%, 50–60 Гц, выходная мощность до 5500 Вт, выходное напряжение 220 В постоянного тока, выходной ток 25 А (возможны варианты наращивания мощности). Встроенный цифровой модуль с дистанционным управлением и возможностью настройки параметров, порт RS-232 значительно облегчают компьютерное управление блоком. Имеется возможность параллельной работы до 8 блоков. Монтаж производится в 19² стойку шириной 800 мм.
Безвентиляторные AC/DC-блоки электропитания объединяют в себе передовые технологии построения импульсных преобразователей напряжения на основе низкопрофильных модулей, исключающих также систему жидкостного охлаждения, с высоким КПД. Они имеют гибкую структуру в конструктиве стандарта 19″ для построения конкурентоспособных систем с выходным током 25, 50, 75, 100 А при КПД более 0,92. Имеется возможность работы в буфере с батареей (работа и одновременная подзарядка). Температура окружающей среды -10…+45°C, климатическая группа IEC 721-3-3 – 3K3/3Z1/3B1/3C2/3S2/3M2. Размеры 730×404×300 мм (Ш×В×Г). Вес до 15 кг.
Типовые области применения безвентиляторных AC/DC-блоков электропитания – системы электропитания постоянного тока средней и высокой мощности, выпрямители в системах с резервированием и аккумуляторной батареей в буфере, системы сигнализации на ж/д транспорте, промышленные системы автоматизации, зарядка и оптимизация работы стационарных батарей на электростанциях, телекоммуникационная аппаратура.
Преимущества низкопрофильности для преобразователей AC/DC
Говоря о новинках 2018 года, нельзя оставить без внимания проблемы получения низкопрофильности или малой толщины модулей электропитания AC/DC. Данный класс устройств электропитания по сравнению с DC/DC-модулями крайне неудобен для компоновки в аппаратуре. Это объясняется неизбежностью использования крупногабаритных элементов – конденсаторов, выпрямителей, трансформаторов, дросселей и т.п., без которых преобразование АC/DC невозможно.
Допустим, имеется модуль электропитания в виде некоторого геометрического объёма со своими длиной, шириной и высотой (или толщиной – она-то и называется профилем). Система кондуктивного охлаждения отсутствует, однако имеется слабый вентилятор. При этом до идеального КПД=1 далеко, а тепла выделяется неприятно много. Что делать в таком случае?
Мысленно можно начать сплющивать модуль так, чтобы уменьшить высоту – профиль. То, что у модуля при этом начнут увеличиваться длина или ширина или оба параметра, – некритично, главное, что у него начнёт увеличиваться поверхность охлаждения, и в какой-то момент будет достигнут определённый результат: и вентилятор, и окружающий воздух «заработают», тепло начнёт эффективно сниматься, а надёжность модуля – резко увеличиваться (снижение перегрева на каждые 10°С будет увеличивать время наработки на отказ вдвое).
В результате будет получен идеальный вариант – профиль станет равен нулю, а площадь поверхности станет равна бесконечности. Теперь вентилятор уже не понадобится, и, теоретически, даже в космосе охлаждение будет отличное.
Разберём, какие именно преимущества даёт низкопрофильность, или, что более правильно, планарность.
- На поверхности лежит тезис о планарности как о весьма желательном параметре конструкции. Дело в том, что модули электропитания в большинстве случаев имеют самую большую толщину среди всех элементов конструкции и очень плохо компонуются с другими приборами микроэлектроники: тонкому прибору легче найти место в современной аппаратуре.
- Ситуация с трудностью компоновки ещё более обостряется, когда совместно с модулем электропитания необходимо разместить радиатор, к которому модуль прикреплён. Конечно, лучше максимум толщины отдать радиатору, а сам модуль максимально «расплющить» на радиаторе, сделать его планарным.
- Есть и неочевидные, но очень серьёзные доводы для борьбы за планарность модулей электропитания (см. рис. 4).
Два модуля равного объёма с одинаковой мощностью рассеивания, но с разным профилем стоят на большом радиаторе. Первый модуль сундукообразный, его высота (толщина, профиль) – 50 мм. Второй модуль планарного типа, т.е. низкопрофильный, имеет толщину 24 мм.
Красными кружками в районе центральной части высоты корпуса условно показаны концентраторы тепла – это могут быть, например, трансформаторы, дроссели, электролитические конденсаторы, терморезисторы и т.п. Крайне важно не допустить нагрева этих элементов выше некоторой критической температуры, например +100°С.
Очевидно (см. рис. 4), что тепловой путь h1 для модуля, имеющего бо¢льшую толщину, гораздо длиннее, чем тепловой путь h2 для низкопрофильного планарного модуля, и поэтому в случае низкопрофильного модуля для удержания внутри конструкции предельной температуры +100°С можно допустить бо¢льшую температуру на радиаторе, равную +84°С, в отличие от левой конструкции, имеющей на радиаторе температуру +78°С. Именно поэтому радиатор совместно с модулем электропитания у правой низкопрофильной планарной конструкции будут иметь заметно меньшие размеры и вес. Данное преимущество может иметь особое значение для передвижных изделий, например для дронов. - Весьма важным является вопрос о том, что делать с теплом, которое идёт не в радиатор (например, если используется жидкостный радиатор), а в противоположную сторону. Из-за наличия данного паразитного тепла приходится устанавливать в аппаратуре, наряду с основным жидкостным охлаждением, ещё и дополнительное, например вентиляторное.
Учитывая, что в конструкциях модулей электропитания, имеющих большую толщину, доля паразитного тепла может составлять 15–25%, данная проблема становится весьма неприятным, снижающим надёжность фактором. В аппаратуре могут появиться механические устройства – вентиляторы. Разработчикам «АЕПС-ГРУПП» приходилось сталкиваться с такими проблемами, разрабатывая системы электропитания для суперкомпьютеров и фазированных антенных решёток радаров. За счёт применения планарных низкопрофильных модулей электропитания достаточно легко довести уровень паразитного тепла до 7–10% – в этом случае появляются другие способы отведения тепла, кроме использования вентиляторов, например конвекционные.
Низкопрофильные преобразователи AC/DC
В области планарных конструкций в 2018 году «АЕПС-ГРУПП» предлагает низкопрофильные модули электропитания AC/DC: JETNA1000-LP с профилем 16 мм и входным напряжением 380 В (см. рис. 5) и JETA2500LP с профилем 24 мм и входным напряжением 220 В (см. рис. 6).
Для JETNA1000-LP конкурентными характеристиками являются ультранизкопрофильная конструкция 16 мм, трёхфазное линейное входное напряжение, соединение в «треугольник» 304…456 В, энергетическая плотность до 3850 Вт/дм3, рабочие температуры корпуса -60…+85°С, выходной ток до 60 А, мощность до 1000 Вт. Кроме того, имеется возможность коррекции коэффициента мощности. При габаритах 175×93×16 мм (Ш×В×Г) это мощное микроминиатюрное устройство имеет выход питания вентилятора, защиту от перегрузки, КЗ и перенапряжения, тепловую защиту, возможность дистанционного включения/выключения.
Для JETA2500LP с профилем 24 мм конкурентными преимуществами являются экстремально низкий профиль для устройств, работающих от однофазной сети 100…242 В/176…242 В, а также высокая энергетическая плотность до 3000 Вт/дм3.
Модуль JETA2500LP поддерживает конвекционное или жидкостное охлаждение, рабочие температуры корпуса -50…+85°С, выходной ток до 125 А, мощность до 2500 Вт. Предусмотрены также параллельная работа, коррекция коэффициента мощности, все виды защиты, дистанционное включение/выключение с применением напряжения или «сухого контакта», подстройка выходного напряжения, выносная обратная связь. Максимальная подключаемая выходная ёмкость – без ограничений. Металлический корпус AC/DC-преобразователя имеет размеры 250×140×24 мм (Ш×В×Г).
Основное назначение данных приборов с AC/DC-преобразованием – эффективная работа в самых компактных конфигурациях электропитания в жёстких условиях окружающей среды.
Литература
- Каталоги продукции «ВИП АГ» и «АЕПС-ГРУПП».
- www.aeps-group.ru
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
