СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2014

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2014 Может ли быть энергетической плотности слишком много? В статье рассматривается влияние энергетической плотности и предельной температуры корпуса DC/DC-конвертеров на компактность системы электропитания. Александр Гончаров, Андрей Кузнецов, Иван Лукьянов (г. Прага) Публикуется с разрешения компании AEPS group В развитии DC/DC-конвертеров про- слеживается тенденция повышения энергетической плотности, которая основана как на современной высо- коэффективной схемотехнике, про- грессе в материалах, так и на желании минимизировать массогабаритные параметры системы электропитания. Энергетическая плотность (или удель- ная мощность) приводится для DC/ DC-конвертеров в единицах Вт/дм 3 или Вт/дюйм 3 . Лидеры рынка источников электропитания в настоящее время уве- ренно штурмуют значения энергети- ческой плотности 100…200 Вт/дюйм 3 и более. DC/DC-конвертеры являются источниками тепловой энергии, кото- рую необходимо рассеивать, в том чис- ле дополнительными радиаторами. Увеличение энергетической плотно- сти означает снижение теплоотводя- щей поверхности для отвода тепловой мощности на радиатор. В то же время уменьшение теплоотводящей поверх- ности снижает эффективность радиа- тора и влечёт за собой увеличение его размеров. То есть увеличение энерге- тической плотности вступает в проти- воречие с эффективностью системы охлаждения и размерами радиатора. В этом смысле уменьшение размеров DC/DC-конвертера перестаёт быть эффективным, так как необходимость применения радиатора и принудитель- ного охлаждения не позволят умень- шить общие размеры конструкции кон- вертер + радиатор (вентилятор) [1]. В большом количестве примене- ний требования к системе охлажде- ния исключают использование прину- дительного охлаждения вентилятором и все тепловые расчёты необходимо проводить для условий естественной конвекции. В этом случае для потре- бителя предпочтительнее будут те конвертеры или конструкции, кото- рые при заданной выходной мощно- сти будут требовать меньший по раз- меру радиатор или, ещё лучше, совсем не требовать охлаждающего радиато- ра. По-видимому, это наиболее акту- ально для мобильных, например, ави- ационных, космических, автомобиль- ных приложений, в радиолокации, где минимальный вес и габариты имеют решающее значение. ВбольшоммногообразииDC/DC-кон- вертеров с различными показателями энергетической плотности потребите- лю сложно выбрать наиболее подхо- дящий по размеру и весу вариант кон- струкции конвертер + радиатор. В статье рассказывается о новых высокоэффективных DC/DC-конвер- терах JETD, выполненных в Brick- формате, которые выпускаются ком- панией AEPS group (Чешская республи- ка), и об особенностях этой линейки, отличающих её в этом форм-факторе от других DC/DC-конвертеров. Возмож- но, в ряде случаев для потребителя эти особенности JETD окажутся решаю- щими при выборе DC/DC-конвертера с учётом имеющихся потребностей. ВнастоящеевремялинейкаDC/DC-кон- вертеров серии JETD состоит из кон- вертеров мощностью 25…400 Вт в типо- размерах от 1/16 Brick до Full Brick. Номенклатура и основные параметры DC/DC-конвертеров серии JETD пред- ставлены в таблице. В серии JETD были реализованы такие важные особенности, как сверх- широкий диапазон рабочих темпе- ратур корпуса от –60 до +125 ° С и гер- метичное исполнение с заливкой теплопроводящим компаундом, что позиционирует линейку JETD как ори- ентированную на применение в жёст- ких условиях эксплуатации. Большинство производителей DC/ DC-конвертеров демонстрируют сегод- ня примерно одинаковые показатели по предельной температуре корпуса 100…105 ° С. В DC/DC-преобразователях серии JETD этот параметр составляет 120…125 ° С, что даёт конвертерам JETD определённое преимущество. В условиях заданных габаритов DC/ DC-конвертеров Brick-формата и отсут- ствия принудительного охлаждения, для уменьшения размеров и веса охлаж- дающего радиатора (или исключения его совсем) остаётся только два пути: повышение КПД и повышение макси- мальной рабочей температуры корпу- са. В части КПД большинство произ- водителей DC/DC-конвертеров демон- стрирует сопоставимые результаты. Поэтому заострим внимание на вли- янии предельной температуры корпу- са на возможность создания наиболее компактных DC/DC-конвертеров с учё- том системы охлаждения. Рассмотрим зависимость максималь- ной выходной мощности от темпера- туры окружающего воздуха для неко- Основные характеристики модулей JETD Выходная мощность, Вт Типоразмер корпуса Тип модуля Количество выходов Типовой КПД, % Размеры без учёта фланцев и выводов, мм Диапазон рабочих температур корпуса, °С Дистан- ционное выключение Подстройка выходного напряжения Выносная ОС Парал- лельная работа –60…+125°С 25 1/16 Brick JETD25 1, 2 88 33 × 22,9 × 7,5 • • • 50 1/8 Brick JETD50 1, 2 88 58,4 × 22,9 × 8 • • • 100 1/4 Brick JETD100 1 92 58,4 × 36,8 × 10 • • • 200 1/2 Brick JETD200 1 92 61 × 58,4 × 11 • • • • • 400 Full Brick JETD400 1 92 116,8 × 61 × 13 • • • • •