Современные компоненты компании Murata: AC/DC-источники питания

Уже не один десяток лет электронные компоненты компании Murata Manufacturing Co., Ltd (префектура Киото, Япония) используются как в радиоэлектронной аппаратуре широкого применения, так и в специальной технике ведущих мировых производителей. Их отличают высокое качество, надёжность, отличные электрические и эксплуатационные характеристики.

В октябре 1944 года предприниматель Акира Мурата (Akira Murata, 1921–2006) зарегистрировал частное предприятие Murata Manufacturing. Небольшой завод площадью 150 м² в центре Киото выпускал керамические термокомпенсированные конденсаторы, предназначенные в основном для супергетеродинных радиоприёмников. В 1950 году предприятие было реорганизовано в частную компанию (ООО) Murata Manufacturing Co., Ltd. Инновационными продуктами того времени, производимыми компанией, стали пьезоэлектрические резонаторы на основе титаната бария для рыбопоисковых приборов и керамические фильтры на основе титаната свинца и циркония для ПЧ-трактов транзисторных приёмников. В 60-х годах компания освоила выпуск позисторов для петель размагничивания цветных телевизоров и керамических фильтров для трактов цветности, в 1962 – заключила крупный контракт на поставку электронных компонентов в СССР.

В 70-е годы Murata приступила к созданию зарубежных производственных и торговых дочерних компаний, первой из которых в 1972 году стала Murata Electronics Singapore (Pte.) Ltd в Сингапуре. В 1973 году было запущено производство на заводах в штате Джорджия (США) и на Тайване. Одним из передовых продуктов компании этого периода стал антенный дуплексер GIGAFIL^® для автомобильных радиотелефонов и мобильных телефонов первого поколения компании NTT. В 80–90-е годы число зарубежных дочерних компаний Murata в различных странах Азии, Европы, Северной и Южной Америки быстро увеличивалось. К оригинальным продуктам этого периода можно отнести керамические резонаторы CERALOCK^® для ПК, многослойные керамические конденсаторы для монтажа на поверхность, активные фильтры для CD-проигрывателей, пьезоэлектрические вибрационные гироскопы для видеокамер.

В 2007 году Murata приобрела подразделение силовой электроники компании С & D Technologies (в настоящее время Murata Power Solutions, Inc, г. Милтон-Кейнс, Великобритания), специализирующееся на разработке и производстве источников питания и компонентов для них (AC/DC- и DC/DC-преобразователи). В настоящее время Murata является глобальной корпораций с десятками тысяч сотрудников по всему миру и широким спектром высокотехнологичной продукции и решений для различных отраслей электронной промышленности. Продукцию Murata представляют глобальные (Arrow, Rutronik) и региональные дистрибьюторы электронных компонентов в десятках стран мира. В России официальным дистрибьютором Murata с 2000 года является группа компаний «Симметрон».

В каталогах Murata 2019 года представлены продукты в следующих основных категориях: конденсаторы, индуктивности, фильтры и фазовращатели, резисторы, терморезисторы, датчики, времязадающие компоненты (МЭМС, резонаторы, генераторы), звуковые излучатели (буззеры), источники питания (ИП), элементы питания, приборы для радиочастотной идентификации (RFID), ВЧ-устройства, ВЧ головные устройства (Front End Modules), ПАВ-фильтры, устройства и компоненты для беспроводных приложений.

Компания Murata Power Solutions является одним из крупнейших в мире производителей законченных импульсных источников питания, импульсных преобразователей напряжения, цифровых измерительных панелей, индуктивностей, ферритовых сердечников и некоторых других продуктов. Источники питания и компоненты Murata Power Solution отличаются высокой надёжностью и сертифицированы по стандарту ISO 9001.

Сетевые AC/DC-источники питания компании занимают ведущие позиции на многих целевых рынках, в том числе на рынках серверов, центров обработки данных и других систем распределённого питания. В ассортименте компании такие источники питания представлены в четырёх группах: в форм-факторе 1U Front-End; в исполнениях на открытых печатных платах форм-фактора Open Frame 1U; блоки питания для светодиодного освещения (LED Lighting); трёхфазные блоки питания (Enclosed Front-End 3 Phase AC-in).

Источники питания группы 1U Front-End предназначены для организации систем питания серверов, рабочих станций, устройств хранения данных и других систем распределённого питания. В связи с этим приборы данной группы должных обладать очень высокой эффективностью для снижения затрат на охлаждение систем, в которых они используются, а также высокой надёжностью и длительным сроком службы при круглосуточной работе аппаратуры. В ассортименте компании представлено несколько десятков типов приборов с выходной мощностью от 400 до 2800 Вт.

На рисунке 1 показан внешний вид некоторых источников питания группы 1U Front-End. Большинство из них предназначены для работы от сетей переменного тока 50/60 Гц с напряжением от 90 до 264 В. Такой широкий диапазон входных напряжений практически исключает влияние скачков и нестабильности напряжения в сети на работу систем. Часть приборов рассчитаны на работу в сетях постоянного тока с напряжением 40–72 и 230–400 В. Все источники питания группы обеспечивают два выходных напряжения: U1_вых и U2_вых. Первое напряжение (Main Power, преимущественно 12 В) предназначено для питания мощных нагрузок, второе (Standby Power; 12, 5 или 3,3 В) предназначено для нагрузок с токами порядка 1–6 А. Классификационные параметры источников питания группы 1U Front-End с питанием от сетей переменного тока напряжением 90–264 В (D1U54/86-W-) приведены в таблице (статус продуктов на 2019 год: рекомендуется, в производстве). Как видно из таблицы, приборы характеризуются очень высокой эффективностью 90–96%.

Все источники питания, несмотря на большую мощность, выполнены в очень компактных корпусах с высотой несколько меньшей, чем 1U (1,75 или 44,4 мм). Например, прибор D1U54P-W-2000-12-HxxC мощ-ностью 2000 Вт (см. рис. 1а) имеет размеры 321×54,5×40 мм, а ме-нее мощный источник питания D1U86T-W-800-12-HB4C – 197,7×86,36×40 мм. Как можно заметить из таблицы, в наименованиях типов приборов имеются данные о высоте блока (1U), ширине в миллиметрах (54/86), выходной мощности (800/2000/ххх), величине U1_вых (12). По наименованиям ИП можно определить и параметры сетей, к которым подключаются приборы: W – переменное напряжение 50/60 Гц, 90–264 В; М – 50/60 Гц, 90–305 В; Н – 50/60 Гц, 180–264 В; D – постоянное напряжение 40–72 В; HD – постоянное напряжение 230–400 В. Все источники питания оснащены эффективными системами защиты от превышения выходного тока, пониженного и повышенного входного напряжения, от перегрева.

Источники питания рассматриваемой группы рассчитаны на работу при температуре окружающей среды 0…+50/55/60°С или -5…+50/55°С, для небольшого числа типов приборов диапазон рабочих температур находится в пределах 0…+40/45°С. Рассмотрим особенности некоторых источников питания данной группы более подробно.

D1U86T-W-800-12-HB4C (см. рис. 1б) – прибор из серии 800-ваттных высокоэффективных источников питания класса Front-End 80 PLUS Titanium^® с принудительным воздушным охлаждением (откачка воздуха из корпуса). В приборах реализованы активная схема контроля выходного тока (Active Current Sharing) для обеспечения параллельной работы нескольких приборов и многофункциональный светодиодный индикатор статуса. Гарантированная выходная мощность главного канала прибора (U1_вых) составляет 730 Вт при входном сетевом напряжении 100 В и 810 Вт при напряжении 110–240 В. Эффективность источников питания незначительно меняется при различных нагрузках: от 90% при 10% нагрузке до 95/96% при 100/50% нагрузке (соответствующие коэффициенты мощности – 0,95/0,96).

Параметры выходного напряжения приборов: значения U1_вых – 11,96…12,04 В; изменения выходного напряжения при предельных изменениях напряжения сети и тока нагрузки не превышают ±1% (Line and Load Regulation); максимальный выходной ток – 66,5 А; уровень пульсаций и шума в диапазоне частот до 20 МГц не более 120 мВ (от пика до пика). Эксплуатационные характеристики: диапазон рабочих температур 0…+50°С; влажность 5–92%; высота над уровнем моря – 3000 м; удары в нерабочем состоянии до 30G; вибростойкость в рабочем режиме 2G (5–200 Гц). Параметры электромагнитных изучений и защиты от них соответствуют требованиям стандартов IEC/EN 61000-3/4.

D1U54-HD-1200-12-HA4C (см. рис. 1в) – мощный источник питания для работы в высоковольтных сетях постоянного тока (HVDC Input Front-End Supply). Основные отличия от рассмотренного выше ИП:

D1U54P-W-2000-12-HxxC (см. рис. 1а) – источники питания большой мощности серии НххС, аналогичные рассмотренному ранее D1U86T-W-800-12-HB4C. Основные отличия приборов:

D1U54-D-450-12-Hxxx (см. рис. 1г) – серия 450-ваттных источников пи-тания для работы в низковольтных сетях постоянного тока. ИП содержат активную цифровую схему контроля выходного тока, обеспечивающую параллельную и последовательную схемы включения нагрузок, а также горячую замену блоков системы питания. Основные отличия приборов от рассмотренного ранее ИП D1U54-HD-1200-12-HA4C:

D1U-H-2800-52-HBxC (см. рис. 2) – серия одних из самых мощных (2800 Вт) ИП группы 1U Front-End с интегрированным корректором коэффициента мощности (PFC).

Приборы предназначены для систем питания с резервированием и «горячей» заменой компонентов (Hot-Swapping redundant system). Входное переменное напряжение ИП – 50/60 Гц, 170–264 В (номинальное 230 В), эффективность 91,6% (при U_пит=220 В), основное выходное напряжение U1_вых -51,48…-52,52 В, максимальный ток 54 А, напряжение U2_вых – 12 В, ток до 0,5 А. Приборы выполнены в корпусах размерами 289,5×139,7×41 мм и могут эксплуатироваться при температуре 0…+50°С и влажности до 90%.

В группу AC/DC-приборов форм-фактора Open Frame входят более 25 моделей ИП мощностью 250–550 Вт, предназначенных для работы в сетях переменного тока 50/60 Гц напряжением 90–264 В. Все модели выполнены в габаритах форм-фактора 3²×5² (76,2×127 мм) и обеспечивают работу в диапазоне температур -10…+70°С, при влажности до 95%, на высоте до 5000 м. ИП Open-Frame отличаются высокой эффективностью (93/94%), надёжностью, малыми габаритами и весом. Эти компактные устройства предназначены для применения в промышленности, телекоммуникационном оборудовании, медицинских приборах и других ответственных системах. Кроме типовых моделей ИП, компания может предоставить устройства с характеристиками, согласованными с заказчиками.

Особенности ИП Open Frame рассмотрим на примере приборов серии MVAC400, включающей 10 моделей AC/DC-источников питания высокой плотности мощностью 400 Вт с принудительным воздушным охлаждением и 250 Вт без него (внешний вид ИП показан на рисунке 3). Модели серии отличаются различными значениями выходного напряжения U1_вых, U2_вых, U3_вых. Наименования моделей содержат информацию о значении U_вых1: MVAC-400-xx-yy, где хх – 12, 24, 27, 48 (напряжение в вольтах). Буквами AFx обозначают особенности конкретных моделей.

Источники питания рассматриваемой серии отличаются высокой эффективностью (порядка 90–94%). Зависимость эффективности модели MVAC400-12 от величины нагрузки при различных сетевых напряжениях представлена на рисунке 4. Максимальный выходной ток источника U1_вых зависит от величины выходного напряжения (33 А /12 В, 16 А / 24 В, 8 А / 48 В) конкретных моделей, входного напряжения и условий охлаждения.

На рисунке 5 приведены рейтинговые мощности ИП при входном напряжении 230 В и различных условиях охлаждения (с воздушным охлаждением и без него). Напряжение/ток источников U2_вых – 12 В / 1,4 А; U3_вых – 5 В / 2 А. Диапазон рабочих температур ИП -10…+70°С, влажность 10–95%, наработка на отказ (MTBF) 474К, ударопрочность по стандарту MIL-HBK-810F, вибростойкость по IEC-68-2-27, медицинская безопасность по стандарту IEC-60601-1, гарантия 2 года. Для приборов также нормированы параметры по электромагнитным излучениям, радиационной стойкости, магнитным полям, электростатике и другим характеристикам.

В группе Enclosed Front-End 3 Phase AC-in компания предлагает 2 модели приборов: D2U5T-H3-7000-54-HU4C (7 кВт) и D2U5T-H3-5000-380-HU3C (5 кВт). Внешний вид ИП показан на рисунке 6. Приборы с интегрированным корректором коэффициента мощности обеспечивают преобразование 3-фазного напряжения 230 В или 480 В в постоянное напряжение 54 и 380 В соответственно (U1_вых) и 3,3 или 5 В (U2_вых, выбирается). Предусмотрен режим параллельной работы до трёх единиц однотипных приборов и «горячая» замена неисправных блоков. Конструктивное исполнение в форм-факторе 2U с плотной компоновкой электронных компонентов делает рассматриваемые ИП отлично подходящими для применения в серверах, рабочих станциях, системах хранения данных, вещательных передатчиках и многих других приложениях.

Приборы питаются от 3-фазных сетей переменного тока напряжением от 180 до 525 В, выходные напряжения U1_вых 54 и 380 В соответственно, выходной ток I1_вых 129,7 и 13,34 А, коэффициент мощности приборов в зависимости от величины входного напряжения и нагрузки находится в пределах 0,85…0,995, эффективность 89–96% в зависимости от нагрузки. Формируемые ИП напряжения отличаются высоким качеством: нестабильность по входу и нагрузке 0,1%, пульсации и шум не более 0,5 В.

Диапазон рабочих температур приборов 0…+50°С, влажность до 90%, высота над уровнем моря 3000 метров, допускаются одиночные удары до 30G, вибростойкость 0,5G (5–500 Гц), срок гарантии 2 года.

Для систем светодиодного освещения предназначены источники питания группы LED Lighting, включающие около 30 моделей приборов (см. рис. 7). ИП этой группы поддерживают специальные требования для систем светодиодного освещения, такие как ШИМ-управление, диммирование с помощью стека DALI и управление через интерфейс UART-дисплеями.

Рассмотрим особенности современных ИП данной группы на примере серии MPA1962. В каталоге компании 2019 года представлено 6 моделей AC/DC-драйверов светодиодов этой серии с выходной мощностью от 37 до 50 Вт, работающих от сетей переменного тока напряжением 90–267 В. Приборы разработаны Murata Power Solutions, предприятие по их производству базируется в Китае.

Приборы серии MPA1962 обеспечивают максимальные выходные токи 1050, 900 и 750 мА при выходном напряжении в пределах 30–50 В. Эффективность ИП в зависимости от входного и выходного напряжений находится в пределах 82,8…87%. Эксплуатационные характеристики: диапазон рабочих температур -40…+50°С, влажность 5–95%, наработка на отказ 10 лет (по стандарту EIAJRCR-9102B), гарантия 1 год. ИП выполнены в компактных корпусах размерами 224×70×35 мм, вес 482 г. ИП рассматриваемой серии обеспечивают ШИМ-диммирование, регулировочная характеристика которого приведена на рисунке 8.

Литература

1. https://power.murata.com/products/ac-dc-power-supplies.html

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!