3kWでチョコバー半分より小さい

RECOM RBBA3000 series on blue background
RECOMのRBBA3000は、ハーフブリックパッケージの3kW昇圧/降圧コンバータです。ブーストバックテクノロジーにより、最大50Aの電流で9Vから60Vの入力電圧範囲に対応しています。例えば、12Vの回路に加えて2つ目のオンボード回路を持つ車両のオンボードネットワークに最適なソリューションです。RBBA3000は、バッテリー駆動デバイスやUPS(無停電電源装置)での使用にも適しています。停電時には、ロボットに48Vの電力を供給して、ロボットが現在のタスクを完了し、その後安全な位置に戻るのを助けることができます。

昇圧/降圧スイッチング・レギュレーター


図1:出力電流に対する効率
外形寸法は63.2mm×60.6mm×13.0mm、体積は50cm³です。このコンパクトなサイズを可能にしたのは、96%という高い変換効率と、負荷に対して非常にフラットな特性です。

その結果、低負荷でも優れた効率が得られます。高出力密度の場合、コンバータを冷却する必要がありますが、これはハーフブリックケースの底部に取り付けられた、はんだ付けまたはねじ込み式のベースプレートから放熱することによって行われます。これにより、コンバータは周囲温度85℃まではフルパワーで動作しますが、この範囲を超えるとディレーティングが問題となります。25℃で80%の負荷の場合、Telcordia SR332に基づいて計算されたMTBFは1,3 x 106時間です。

出力電圧の設定

RBBA3000では、以下の計算に基づいて、トリム抵抗Rtrimで出力電力Uaを設定することができます。


Rが設定されている場合、出力電圧は以下のように算出されます。


また、トリム端子に特定の電圧を印加することで、出力電圧を設定することもできます。この電圧は以下のように算出されます。


電圧Utrimを変更すると,RBBA3000の出力電圧は図2の曲線のごとく調整されます。これにより、例えばマイコンとDAを用いて、0V〜60Vの範囲で、最大50Aの出力電流で出力電圧を調整・制御することが可能となります。この2つの制御変数の特性を図2に示します。



図2:出力電圧の設定


電流制限

最大出力電流は、2つ目の抵抗で制限することができます。この抵抗はIset端子に接続され、次のように計算されます。


また,最大出力電流は,Iset端子の電圧UItrimによっても制御できます。計算式は以下になります。


電圧も上記で説明した電圧設定と同様に調整可能です。

電流測定


図3:実測値に基づく電流信号
RBBA3000には電流測定機能が内蔵されており、パワーエレクトロニクス回路における電流測定の問題点を解消することができます。Ishare端子の電圧が電流信号となり、図3の下段に示すような特性となります。

パラレル回路

50A以上を必要とするアプリケーションでは、2個のRBBA3000-50をパラレルに動作させることができます。そのためには、2つのIshareピンを接続して、2つのコンバータに同じ電流を分配する必要があります。また、2個のコンバータは、入力電圧、出力電圧、センスピンなどの設定が同じである必要があります。詳細については、RECOMアプリケーションガイドを参照してください。

EMC

入出力フィルタの実際の寸法はアプリケーションに依存するため、ここでは最悪のケースしか考慮できません。伝導ノイズと放射ノイズの規格を満たすために、RBBA3000には以下のようなフィルタを推奨しています。



図4:EMC入力・出力フィルター
  • C1:470μF/100V、電解コンデンサ
  • C2:10μF/100V、セラミックコンデンサ
  • C3: 10μF/100V、セラミックコンデンサ
  • C4:10μF/100V、セラミックコンデンサ
  • L1:10μH/56.7A、差動モードチョーク、例:Würth Elektronik 7443763540100
  • LCM :1.4mH/50A、コモンモードチョーク、例:Schurter Inc. DKIH-3252-506J-NK


図5は、接続されたノイズの達成スペクトルです:



体積は、RBBA3000が50cm³、デフモードチョークが52cm³、コモンモードチョークが87cm³となります。実際の用途に応じて、フィルターエレメントの一部を省略することができます。



図6:可変入力電圧からの12V出力電圧

アプリケーション

RBBA3000がマッチするアプリケーションについて簡単に説明しました。ここでは、可変入力電圧(20〜60V)を12Vのレギュレートされた出力電圧に変換する必要があるアプリケーションについて、より詳しく見てみましょう。

36kΩの抵抗を変更するだけで、異なった出力電圧を得ることができます(図2参照)。

RBBA3000の主要データ:

  • 入力電圧:9V~60V(短時間では80V)
  • 出力電圧:0Vから60Vまで調整可能
  • 入出力電流:50Amax、調整可能な電流制限/レギュレーション
  • 効率:96%、図1参照
  • 消費電力 47W@ Ue = 48V, Ue = 24V, Ia = 50A
  • ケース:ハーフブリック、63.2mm x 60.6mm x 13.0mm、容積=50cm³。
  • 冷却:ハンダ付けまたはネジ止めベースプレートによる放熱冷却
  • 信頼性:Telcordia SR332に基づくMTBF、1,3 x 106時間の計算による
  • 総合的な環境試験:RECOMによる
  • 温度範囲(冷却時): -40℃~+85℃
  • ガルバニック絶縁:入力と出力のグランドを接続
  • RECOMソース:データシート、アプリケーションノート、規格
アプリケーション
  Series
1 DC/DC, 3000.0 W, Single Output, THT RBBA3000 Series
Focus
  • Non-isolated buck/boost converter
  • Up to 3000W in half brick case
  • Adjustable output voltage and current
  • Efficiency up to 96%