DC/DC-преобразователи PEAK в SMD-корпусах для портативных и мобильных приборов

На платах портативных и переносных приборов широко используются компоненты для поверхностного монтажа, поскольку SMD-компоненты, как правило, имеют меньшие размеры и массу, по сравнению с компонентами с выводами для монтажа в отверстия. Кроме того, печатные платы для поверхностного монтажа имеют повышенную плотность размещения электронных элементов, а при установке компонентов с двух сторон платы можно уменьшить ее площадь и, в результате, объем конечного изделия. За счет SMD-монтажа снижается себестоимость из-за небольшой площади платы, автоматизированной сборки и меньшего количества используемых материалов.

Для поверхностного монтажа компания PEAK Electronics выпускает следующие преобразователи напряжения в SMD-корпусах:

– DC/DC-преобразователи мощностью 0,25…3 Вт;

– импульсные стабилизаторы PSRS-78 с выходным током 0,5 А;

– DC/DC-драйверы светодиодов PLED-SD со стабилизированным выходным током 300…700 мА.

Изделия PEAK соответствуют требованиям директивы по содержанию вредных веществ RoHS, что обозначено суффиксом LF в маркировке на корпусе и в конце наименования изделия.

DC/DC-преобразователи PEAK в корпусах для поверхностного монтажа

DC/DC-преобразователи PEAK в корпусах для поверхностного монтажа выпускаются в диапазоне мощностей 0,25…3 Вт с однополярным или двуполярным выходом. Варианты входного напряжения: 3,3…24 В. Преобразователи имеют достаточно высокий КПД 78—80% и не требуют дополнительного охлаждения во всем диапазоне рабочих температур –40…85°C. Все компоненты на печатной плате преобразователя внутри его корпуса установлены методами поверхностного монтажа. Выпускаются изделия с разными вариантами электрической прочности изоляции вход-выход: 1; 1,5 или 3 кВ постоянного тока. Наименования серий и основные параметры преобразователей приведены в таблице 1, а внешний вид — на рисунке 1. Для удобства разработчиков в таблице приведены аналоги DC/DC-преобразователей других популярных производителей.

Таблица 1. Параметры DC/DC-преобразователей PEAK в SMD-корпусах для портативных приборов

Серия	Тип корпуса, (размеры)	Pвых., Вт	Изоляция, кВ	Варианты входного напряжения, В	Варианты выходного напряжения, В	Аналоги TRACO	Аналоги Aimtec
DC/DC-преобразователи с «узким» входом Uвх±10%
PSDV	SMD 8 (12,7×7,5×6,3 мм)	0,25	1	5; 12; 24	Суффикс E: 3,3; 5; 9; 12; 15	—	AM1/4L-NZ
PSDL	SMD 8 (12,8×8,2×7,3 мм)	0,5			Суффикс S: 5; 9; 12; 15		—
PSD	SMD 8 (1 выход) (12,7×7,5×6,3 мм) SMD 10 (двуполярный выход) (15,24×7,5×6,5 мм)	1		3,3; 5; 12; 24	Суффикс E: 3,3; 5; 9; 12; 15; 24 Суффикс Z: ±5; ±9; ±12; ±15; ±24	TES 1	AM1L-NZ
PME*	SMD 8 (12,7×7,5×6,3 мм)				Один выход: 3,3; 5; 9; 12; 15; 24	—	AM1L-S-NZ
PSD/EH30	SMD 8 (12,7×7,5×6,3 мм)		3	3,3; 5; 12	Суффикс E: 3,3; 5; 9; 12; 15	—	—
PMA*	SMD 12 (15,24×7,5×6,5 мм)		1	5; 12; 24	Двуполярный выход: ±5; ±9; ±12; ±15; ±24	—	AM1L-D-NZ
PEV3	SMD 12 (15,24×7,5×6,5 мм)		3	3,3; 5; 12	Суффикс E: 3,3; 5; 9; 12; 15 Суффикс Z: ±5; ±9; ±12; ±15	TES 1V	AM1L-H30-NZ
DC/DC-преобразователи с «широким» входом 2:1
PES2	SMD 16 (23,86×13,70×8,0 мм)	2	1,5	9…18 (12 В); 18…36 (24 В)	Суффикс E: 3,3; 5; 9; 12; 15 Суффикс Z: ±5; ±12; ±15	TES 2N	AM2LV-NZ
PES3	SMD 16 (23,86×13,70×8,0 мм)	3	1,5	9…18 (12 В); 18…36 (24 В); 36…72 (48 В)	Суффикс E: 3,3; 5; 9; 12; 15 Суффикс Z: ±5; ±12; ±15	TES 3 (другой корпус)	—

* Особенность корпуса — наличие всех 8 или 12 выводов, соответственно, что увеличивает механическую прочность и надежность конструкции.

 

Рис. 1. Внешний вид преобразователей напряжения PEAK для поверхностного монтажа: а) серия PSD; б) серия PMA/PME; в) серия PES

Мощность преобразователей серий PSDy, PMA, PME с «узким входом» Uвх±10% может быть 0,25; 0,5 или 1 Вт. Изделия серий PSDy имеют одинаковое расположение и назначение выводов и рисунок контактных площадок на печатной плате. Это удобно, т.к. в вариантном исполнении аппаратуры можно ставить DC/DC-преобразователи разной мощности на одно и то же место унифицированной печатной платы. Новое поколение серий PMA, PME отличается от других серий DC/DC-преобразователей PEAK мощностью 1 Вт наличием всех выводов, что обеспечивает большую механическую прочность и большую надежность при пайке выводов преобразователя к контактным площадкам.

Преобразователи серий PES2 и PES3 мощностью 2 или 3 Вт, соответственно, выпускаются в одном и том же корпусе, имеют «широкий» вход 2:1 и стабилизированное выходное напряжение.

Повышенную электрическую прочность изоляции вход-выход 3 кВ постоянного тока имеют преобразователи серий PSD/EH30 и PEV3. В составе серии PEV3 имеются модели как с однополярным, так и с двуполярным выходами.

Следует отметить, что рассматриваемые преобразователи напряжения не предназначены для работы без нагрузки: необходимо обеспечить ток нагрузки не менее 10% от максимальных значений для каждой модели, указанных в фирменном описании (data sheet) изделия.

Все обсуждаемые DC/DC-преобразователи (см. табл.1) имеют имеют стандартные для этого класса продукции электрические параметры, назначение и расположение выводов. Применение этих преобразователей — универсальное: они используются в любой радиоэлектронной аппаратуре для получения другого номинала питающего напряжения, гальванической развязки цепей, реализации двуполярного напряжения относительно средней точки, стабилизации напряжения питания (серия PES).

Импульсные стабилизаторы PSRS-78 с выходным током 0,5 А

Для стабилизации напряжения питания микроконтроллеров, микропроцессоров, ПЛИС применяются импульсные стабилизаторы: изделия с широким входом и высоким КПД. В SMD-корпусе PEAK Electronics выпускает серию PSRS-78xxLF (см. табл. 2).

Основные параметры преобразователей серии PSRS-78xxLF:

– выходной ток 500 мА;

– ряд выходных напряжений 3,3; 5; 12 или 15 В;

– дистанционное включение/выключение;

– подстройка выходного напряжения;

– широкий вход до 28 В;

– точность установки выходного напряжения ±2% (типовое значение);

– высокий КПД 90—96%;

– защита от короткого замыкания.

Таблица 2. Варианты моделей импульсных стабилизаторов PSRS-78 в SMD-корпусе с выходным током 500 мА компании PEAK

Фото	Наименование	Uвых., В	Диапазон подстройки Uвых., В	Uвх., В	КПД при Uвх. макс,%
	PSRS-783R3LF	3,3	1,8…5,5	4,5…28	90
	PSRS-7805LF	5	2,5…8,0	6…28	94
	PSRS-7812LF	12	4,5…13,5	14…28	95
	PSRS-7815LF	15	4,5…15,5	17…28	96

Импульсные стабилизаторы имеют высокий КПД, низкое собственное энергопотребление, не нуждаются в радиаторе, занимают мало места на плате, что очень востребовано в портативных приборах и устройствах с батарейным питанием. Преобразователи PSRS-78xxLF работают в диапазоне температур –40…71°C без ограничения выходной мощности и не требуют специальных мер по отводу тепла. Типовая схема включения PSRS-78xxLF приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Типовая схема включения импульсного стабилизатора PSRS-78

В устройствах с батарейным питанием следует отключать неиспользуемые в текущем режиме работы цепи. Стабилизатор PSRS-78 и питаемые им цепи можно выключать и включать дистанционно, используя вывод 10  «ON/OFF». Потребление по цепи управления невелико и составляет 2 мкА. В выключенном состоянии основные цепи преобразователя PSRS-7805LF потребляют из входной цепи постоянного тока 15 мА.

Примеры применения преобразователей напряжения

Рассмотрим примеры применения DC/DC-преобразователей для гальванической развязки узлов, преобразования или стабилизации напряжения.

Обобщенная структурная схема измерительного прибора приведена на рисунке 3. В ней АЦ — аналоговая цепь, которая может содержать датчики, операционные усилители (ОУ) и другие аналоговые устройства; АЦП — аналого-цифровой преобразователь; ЦИ — цифровой изолятор, ЦЦ — цифровая цепь; DC/DC-преобразователь постоянного напряжения; ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь. Гальваническую развязку цифровых сигналов обеспечивает цифровой изолятор. Ему необходимо два напряжения питания, гальванически развязанных между собой, что осуществляет DC/DC-преобразователь напряжения.

Рис. 3. Обобщенная структурная схема измерительного прибора

В приборе, как правило, имеется лишь один источник напряжения: шина питания или аккумуляторная батарея, а в каждом узле — свое напряжение питания. И развязку по питанию, и преобразование напряжения батареи в напряжение питания интегральных схем можно осуществить с помощью компактных маломощных DC/DC-преобразователей с изоляцией «вход-выход». Типичные значения напряжений питания ОУ, АЦП и ЦАП, источников опорного напряжения (ИОН), интегральных схем гальванической развязки и возможные серии преобразователей PEAK приведены в таблице 3.

Таблица 3.Типичные напряжения питания узлов измерительного прибора и возможные DC/DC-преобразователи PEAK

Название элемента	Напряжение питания, В	DC/DC-преобразователи PEAK
ОУ	± 5…20	PSD-Z, PMA-T, PEV3-Z, PES2-Z, PES3-Z
АЦП	1,2…8	PEV3-E, PSD-E, PME-T, PES2-E, PES3-E
ЦАП	5…20
ИОН	1,8…40	PSDL-E, PSDV-E
ИС гальванической развязки	2,7…6	PEV3-E, PSD-E, PME-T, PES2-E, PES3-E

Выходное напряжение аккумуляторной батареи со временем уменьшается, а для питания микропроцессора требуется стабильное напряжение, которое желательно получить с низкими потерями при преобразовании. Эту двойную задачу можно решить, применив импульсные стабилизаторы (DC/DC-преобразователи без развязки «вход-выход») серий PSRS-78xxLF, PSR-78xxLF (0,5 А) или PSR1-78xxLF (1 А), которые обладают высоким КПД до 96% и не требуют дополнительного отвода тепла. Кроме того, эти преобразователи имеют ультраширокий вход (см. табл. 2) и при разряде батареи обеспечивают стабильное напряжение питания микропроцессора.

DC/DC-преобразователи используются также в распределенных системах питания для получения напряжения питания платы и развязки отдельных плат между собой. Обобщенная структурная схема такой системы приведена на рисунке 4. На нем У — узел устройства, n — номер узла. При практической реализации этой схемы DC/DC-преобразователи должны располагаться на одной печатной плате с устройством. Это позволяет увеличить надежность и устойчивость к помехам и уменьшить потери в системе питания. В компактных электронных устройствах можно использовать различные комбинации обсуждаемых DC/DC-преобразователей.

Рис. 4. Структурная схема распределенной системы питания, например, с входным напряжением 24 В

Модульные драйверы светодиодов

Для питания светодиода требуется обеспечить постоянство значения протекающего через него тока, величина которого определяется требуемой оптимальной яркостью и цветом свечения светодиода.

Главным достоинством модульных драйверов светодиодов является простота применения: они не требуют подключения внешних компонентов и используются по принципу «Включил — и работает». Эта простота дополнительно позволяет разработчику быстро состыковать драйвер со своей схемой управления яркостью свечения светодиодов. Все это ускоряет проектирование нового изделия и увеличивает скорость его выхода на рынок, что является главнейшим условием динамичного развития и устойчивого положения компании в современных условиях.

Компания PEAK Electronics выпускает четыре серии модульных DC/DC-драйверов светодиодов PLED, PLED-S и PLED-T в корпусах типа DIP с выходными токами 300…1200 мА и PLED-SD в SMD-корпусе с выходными токами 300…700 мА, в зависимости от модели (см. табл. 4).

Основные параметры модулей PLED-SD:

– диапазон входного напряжения 5…36 В;

– стабилизированный выходной ток;

– возможность управления выходным током;

– дистанционное включение/выключение;

– диапазон рабочих температур –40…85°С или –40…71°С, в зависимости от модели.

Таблица 4. Варианты моделей драйверов светодиодов PEAK в корпусе для поверхностного монтажа

Фото	Наименование	Iвых., мA	Диапазон Uвых., В	Uвх., В	КПД при Uвх. макс,%
	PLED-SD-300LF	300	2…32	5,5…36 (24)	95
	PLED-SD-350LF	350
	PLED-SD-500LF	500
	PLED-SD-600LF	600
	PLED-SD-700LF	700

Модули драйвера PLED и питаемые им светодиоды можно включать и выключать дистанционно, что востребовано в устройствах с батарейным питанием. На вывод Ctrl (Control — управление) подается сигнал с выхода микроконтроллера или с аналогового делителя напряжения. Потребление по цепи управления не превышает 1 мА. Собственное потребление модуля в ждущем режиме составляет 0,8 мА.

Яркостью свечения светодиодов можно управлять через 7-й вывод DIM. На него подают аналоговое управляющее напряжение или сигнал с ШИМ (см. рис. 5). Если функции дистанционного включения/выключения или управления яркостью свечения светодиодов не востребованы в конкретной задаче, соответствующий вывод драйвера можно никуда не подключать.

Рис. 5. Типовая схема включения драйвера светодиодов PLED-SD

Преобразователи PEAK на сайте catalog.compel.ru

На сайте нашей компании http://catalog.compel.ru представлена информация о поставляемых электронных компонентах и модулях. Сайт содержит подробный каталог и систему параметрического поиска. Для поиска преобразователей напряжения PEAK сначала следует выбрать тип требуемого компонента, например: Источники питания → DC/DC. На экране появится окно, в котором задаются параметры, например, входное напряжение 12 В, производитель (бренд) PEAK.

Щелкнув мышью наименование подходящего изделия, можно открыть окно с основными техническими параметрами на русском языке, фирменным описанием производителя и указанием наличия на складе и цены компонентов в зависимости от запрашиваемого количества.

Заключение

Рассмотренные DC-DC преобразователи компании PEAK можно применить в любом портативном или переносном приборе промышленного или бытового применения: измерителях параметров технологических процессов, материалов, покрытий, бытовых медицинских приборах и т.д. Все упомянутые серии преобразователей поддерживаются на складе в Москве и доступны для применения как в опытных образцах, так и в промышленных партиях мобильных приборов.