Высокая мощность при высоких температурах: новые преобразователи постоянного / постоянного тока от Vicor
Интегрированные модули регуляторов, такие как серия Cool-Power ZVS, могут обеспечить удобное и эффективное преобразование мощности даже в суровых условиях.
По моему опыту, Vicor известен прежде всего среди инженеров, которые работают с системами, которые должны быть способны выдерживать стрессовые условия окружающей среды. Веб-сайт Vicor показывает, что они поставляют продукцию в самые разные отрасли - телекоммуникационные, автомобильные, промышленные и т. Д., Но первым пунктом в списке является «аэрокосмическая и оборона». В любом случае, я помню, что их продукты были в целом достаточно прочными, и в этой статье мы рассмотрим ряд преобразователей, которые могут быть хорошим вариантом для любого дизайна, который требует более высокой производительности или надежности.
Спецификации серии ZVS заставляют меня задаться вопросом: «Насколько высока эффективность переключения-регулятора». Эта страница продукта от Mouser указывает, что по крайней мере одна конкретная конфигурация может обеспечить эффективность «более 98%».
Я не читаю данные DC / DC-конвертеров в свое свободное время, но, тем не менее, я никогда не видел такого высокого числа. Довольно скоро мы будем читать о конвертерах, которые фактически добавляют мощность вашей системе, т. Е. Вы поставили 10 Вт от источника питания, вы получите 10 Вт для вашей нагрузки, а также получите дополнительный ватт или два для зарядки резервной батареи, Если вы считаете, что это нарушает законы физики.,, Ну, механики Ньютона оказались не совсем правильными, и, может быть, нам нужно сделать некоторые настройки с термодинамикой.
Продукты ZVS выпускаются в LGA-стиле и (ура!) Не-LGA-стиле. Изображения, взятые из данных серии ZVS (нажмите здесь и здесь)
КПД
Серьезно, однако, эффективность является критическим параметром. В повседневной технике мы часто можем игнорировать ее, но, когда наступает время для доставки продуктов, эффективность может быть далека от незначительной.
Более очевидным эффектом является время автономной работы. Это делает интуитивно понятным, что продукт с батарейным питанием нужно будет заряжать чаще, если энергия теряется при выработке тепла, которое не требуется ни пользователю, ни устройству.
Но в этой статье мы уделяем больше внимания высокопроизводительным системам, которые обычно не ограничены батареями. В сеть подключены промышленные системы, у самолетов есть генераторы (или что-то подобное, я никогда не проектировал самолет) и т. Д., Почему нас беспокоит небольшая эффективность, когда у нас есть относительно богатый запас энергии для нашей схемы?
Проблема заключается в температуре. Более низкая эффективность означает, что будет вырабатываться больше тепла для заданного количества энергии, доставляемой на нагрузку. Это дополнительное тепло повышает температуру самого преобразователя, а также повышает температуру соседних компонентов, особенно если все в коробке изолировано в изолирующем корпусе.
Для тех из нас, кто привык работать при комнатной температуре, легко забыть об ограничениях, налагаемых суровыми условиями. Некоторые системы должны оставаться работоспособными при очень высоких температурах, и в этом контексте низкая эффективность является препятствием, поскольку она ограничивает максимальную температуру окружающей среды, при которой внутренняя температура устройства может поддерживаться в допустимом диапазоне.
Следует иметь в виду, что входное напряжение влияет на эффективность. В случае серии PI34xx ZVS разница довольно мала:
Участок, взятый из таблицы данных серии ZVS
Реализация
Серия ZVS имеет разумные требования к внешним компонентам:
Диаграмма взята из серии данных серии ZVS
Как вы можете видеть, требуется немного, и, с физической диаграммы слева, мы видим, что их можно упорядочить упорядоченным образом. Эта диаграмма также дает четкое напоминание (одна из причин), почему существует некоторая враждебность между современной электроникой и индукторами - вы можете поместить шесть конденсаторов в пространство, необходимое для этого индуктора!
Совет Eval
Вам не нужно разрабатывать и собирать пользовательскую плату, чтобы подтвердить, что устройство ZVS обеспечит достаточную производительность для вашего приложения. Оценочная плата доступна, и похоже, что вы даже сможете получить ее бесплатно.
Вы можете извлечь какую-то интересную информацию с панели оценки, если у вас также есть инфракрасная камера.
Изображение взято из таблицы данных ZVS
Идея состоит в том, чтобы изменять рабочие условия - входное напряжение, ток нагрузки, температуру окружающей среды, а затем использовать камеру для получения точных данных о температуре самого преобразователя и ближайших компонентов. Я мог представить себе довольно приятную пятницу днем в лаборатории с переменным питанием, зоной для ZVS, тепловизором и бутылкой доморощенного.
Есть ли у вас опыт работы с продуктами Vicor? Считаете ли вы неразумным употреблять алкоголь при работе с тепловизионным устройством? Дайте нам знать об этом в комментариях.