다양한 분야의 필요를 충족하는 절연 1W 및 2W 컨버터
2023. 6. 2
크기가 작은 저전력 절연 DC/DC 컨버터는 통신 장비, 계측기 및 산업용 전자 장치에서 공간이 중요한 많은 분야에 이상적인 솔루션을 제공합니다. RECOM은 광범위한 1W 및 2W 절연 DC/DC 컨버터를 제공합니다. 이 블로그에서는 이러한 장치가 사용되는 많은 분야 중 일부를 살펴봅니다.
비조절형 또는 조절형 컨버터
RECOM은 절연 DC/DC 컨버터 를 조절형과 비조절형 버전으로 제공합니다. 둘 중 어떤 버전을 선택할지는 구체적인 분야에 따라 달라집니다. 공급 전압이 조절되고 부하가 상대적으로 일정하게 유지된다면 비조절형 DC/DC 컨버터 가 이상적인 솔루션을 제공할 수 있습니다. 비조절형 DC/DC 컨버터는 계속해서 전압 수준 변환, 갈바닉 절연 및 단락 보호(/P 버전)를 제공하는 동시에 조절형 DC/DC 컨버터보다 훨씬 저렴하기 때문입니다.반대로 공급 전압이나 부하가 안정적이지 않으면 입력 전압이나 부하 변동에도 불구하고 출력 전압을 원하는 값으로 유지하도록 설계되어 있기 때문에 조절형 컨버터가 필요합니다. 조절형 DC/DC 컨버터 는 입력 전압이 달라지거나(예: 배터리로 구동되는 경우) 또는 무부하 상태를 비롯하여 부하가 변동되는 경우에도 고정된 출력 전압으로 유지됩니다.
일부 저전력 설계에서는 반조절형 솔루션이 최상의 절충안을 제공합니다. 트랜스포머의 2차측에 선형 Low-Dropout(LDO) 전압 레귤레이터를 통합하는 비조절형 컨버터는 부하 조건에 상관 없이 출력을 원하는 값으로 유지합니다. 부하가 갑자기 제거되더라도 출력 전압이 안정적으로 유지되고 컨버터가 계속 단락으로부터 보호된다는 장점이 있지만 추가 조절 단계는 비조절형 컨버터에 비해 전체 효율을 낮추고 비용을 증가시킨다는 단점이 있습니다.
다음은 이러한 다용도 장치가 사용되는 많은 분야 중 일부입니다. 분야에 따라 조절형 및 비조절형 컨버터가 둘 다 포함됩니다.
게이트 드라이브 전원 공급 장치
절연 DC/DC 컨버터는 고전압 인버터 내 게이트 드라이버 에서 광범위하게 사용됩니다. 예를 들어, 광발전(PV) 태양 전지 패널 은 고전압 3상 인버터에 의해 AC로 변환되는 고전압 DC 출력을 생산합니다. DC 레일 전압은 1000V 이상이 될 수 있으며 인버터 모듈은 종종 지상에서 수백 볼트로 플로팅됩니다. 따라서 기능 및 안전 둘 다를 위해 절연이 필요합니다.옵토커플러를 사용하여 제어 신호를 절연할 수 있긴 하지만 절연된 게이트 드라이브 전원 공급 장치에는 절연 DC/DC 드라이버가 필요합니다. RECOM은 IGBT, SiC MOSFET 또는 GaN HEMT 전력 장치를 위한 간단한 전력 솔루션을 제공하는 다양한 절연 DC/DC 컨버터 모듈을 제공합니다.
최적의 RECOM DC/DC 컨버터 제품군은 전원 스위치 기술에 따라 달라지며 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
- IGBT 전력 장치: RECOM의 DC/DC 컨버터인 RH, RV, RP, RGZ, RKZ, RxxPxx 및 RxxP2xx는 +15V 및 -9V의 비대칭 출력을 제공하여 단일 DC/DC 컨버터만으로 IGBT 드라이브에 전원을 공급하는 데 이상적입니다.
- SiC MOSFETs: RxxP22005D 및 RKZ-xx2005D 시리즈는 SiC MOSFET을 효과적이고 효율적으로 전환하기 위한 +20V 및 -5V의 비동기 출력이 특징입니다. RxxP21503D 시리즈는 2세대SiC MOSFETs을 효과적으로 전환하는 데 필요한 +15 및 -3V의 비동기 출력 전압을 제공합니다.
- GaN HEMTs: 슬루율(Slew Rate)이 높은 GaN 트랜지스터 드라이버는 높은 절연 전압과 낮은 절연 커패시턴스가 특징인 RECOM의 RP-xx06S 및 RxxP06S 시리즈 DC/DC 컨버터를 통해 +6V에서 최적의 스위칭 성능에 도달합니다. 또한 더 큰 노이즈와 간섭을 고려해야 하는 GaN 분야에서 RECOM은 출력이 +9V인 컨버터 역시 제공하는데, 이러한 컨버터는 제너 다이오드를 사용하여 +6V 및 -3V로 분할하여 끌 때 마이너스 게이트 전압을 제공해 게이트 전압이 켤 때 임곗값 미만으로 유지되도록 합니다.
산업 분야의 절연 직렬 링크
필드버스는 전자 센서 및 액추에이터를 서로 연결하고 PLC 또는 산업용 PC 등과 같은 여러 마스터 장치에 연결하는 산업 분야용 직렬 버스 시스템입니다. 일반적으로 필드버스는 장거리에 걸쳐 연결되며 종종 속도가 빠르고 신뢰도가 높은 데이터 통신을 구현하기 위해 차동 연선 연결 등과 같은 기능을 포함합니다. 버스와 각 시스템 연결 간에 신호 절연 및 전력 절연은 케이블 네트워크와 네트워크에 연결된 시스템 간 과전압 과도현상으로부터 보호하는 데 중요합니다. 또한 절연은 네트워크에서 접지 루프를 제거하고 신호 왜곡 및 오류를 줄이며 전압/접지 불일치로부터 보호합니다.예를 들어 Controller Area Network(CAN) 버스는 원래 자동차용으로 개발되었지만, 이 버스의 강력한 프로토콜은 산업 분야에 이미 채택되었습니다. 이 프로토콜은 케이블 길이 최대 40미터, 최대 30개 노드를 지정합니다. DC/DC 요구 사항이 유사한 다른 필드버스 표준에는 Modbus, Profibus 및 Interbus가 포함됩니다.
절연 필드버스 인터페이스 전력에 적합한 절연 DC/DC 컨버터의 예는 공칭 5V 입력일 때 5V 또는 3.3V 출력에서 각각 0.5W 또는 1W를 제공하는 조절형 컨버터로 구성된 RECOM의 RxxCT(E)xx 제품군으로, 모두 SMD-16 패키지에 들어 있습니다. 또한 절연은 5kVAC 강화 등급으로 제공됩니다.
IIOT 감지 및 제어 분야
그림 1: 절연 산업용 제어 출력 모듈(출처: RECOM)
IIOT 분야 역시 제어 요소를 포함합니다. 그림 1은 산업용 PLC 또는 분산 제어 시스템(DCS)에 적합한 절연된 디지털-아날로그(DAC) 회로를 보여 줍니다.
이 DAC는 단일 +5V 공급에서 작동하지만 양방향 출력 전압 범위를 제공하려면 출력 버퍼에는 +/-12V 공급이 필요합니다. 절연된 +/-12V는 비용 효율성이 뛰어난 로우 프로파일 및 오픈 프레임 1W SMD 절연 DC/DC 듀얼 출력 DC/DC 컨버터인 R1DX-0512/H에서 공급합니다. R-78E-0.5 스위칭 레귤레이터 는 +12V 레일에서 +5V인 DAC를 공급합니다.
R1DX 제품군은 5V에서 작동하고 ±5, ±9, ±12 및 ±15 듀얼 출력 간에 선택할 수 있습니다. 출력 전압은 일반적인 활성 센서 및 마이크로컨트롤러 또는 데이터 분석을 위한 DSP 프런트 엔드와 호환됩니다.
의료 분야
의료 분야는 환자와 작업자의 안전을 최우선시하는 병원 환경 및 병원 이외 환경에서 규제 요건이 매우 까다롭습니다. 의료 장비에는 배터리 또는 AC 파생 DC 입력을 사용해 전압 수준을 회로에 필요한 실제 값으로 변환하거나 의료 장비의 주변 장치(예: 센서)에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있는 DC/DC 컨버터가 종종 필요합니다. 대부분의 경우 DC/DC 컨버터에 대한 입력 전압은 +/-5V 또는 3.3V와 같은 낮은 전압 출력에서 5V 또는 12V와 같이 낮습니다. 기능적으로 절연이 항상 필요한 것은 아니지만 접지 루프를 끊고, 센서 간의 누화를 제어하고, 전자기 간섭(EMI)을 줄이거나, 양극 전원에서 음극 레일 전압을 생성하기 위해 절연이 포함될 수 있습니다. 반대로, 절연이 기능적으로 필요 없는 상황에서 입력과 출력 전압이 낮고 ‘안전한’ 전압의 정의 내에서 잘 유지되더라도 안전을 위해 절연이 필요할 수 있습니다.RECOM에는 높은 전력 수준을 제공하는 의료 등급 DC/DC 컨버터 가 많이 있지만, 소형 SIP7 패키지에 의료 등급 비조절형 DC/DC 컨버터가 들어 있는 1W REM1로 전력 범위를 확장했습니다. REM1은 강화된 5.2kVDC/1분 절연과2MOPP*250VAC 작동 전압이 특징입니다. REM1은 3.3, 5, 12, 15 또는 24V 입력과 함께 사용 가능하며, 최대 85%의 효율성으로 3.3, 5 또는 12V 출력을 제공합니다. 작동 온도 범위는 -40°C~+90°C입니다. 게다가 이 컨버터는 간단한 외부 LC 필터를 사용하여 Class B EMC 및 60601-1-2(4차 Edition) 의료용 EMC 표준에 부합합니다. 또한 이 컨버터는 CB, IEC/EN 및 ANSI/AAMI 60601(3차 Edition), RoHS2+ (10/10) 및 REACH 안전 표준에 완전히 부합하고 5년 보증과 함께 제공됩니다.
*2MOPP = 환자를 위한 2가지 보호 수단
분산 급전 아키텍처(DPA) 시스템
DPA 시스템은 일반적으로 고출력 부하가 저출력 제어 장치와 결합되는 산업용 제어 장치에 사용됩니다. AC/DC 전원 공급 장치 는 모터, 펌프, 유사한 전기 장비에 사용할 수 있는 24V 또는 48V의 시스템 버스 전압을 일반적으로 제공합니다.그러나 컨트롤러, 로직 회로 및 기타 전기 장비를 작동하려면 3.3V, 5V, 12V 또는 15V 전력처럼 작은 전압이 필요합니다. 저전력 절연 DC/DC 컨버터는 3.3V, 5V, 12V, 15V, +/-12V, +/-15V 및 유사한 전압을 제공하는 데 사용됩니다. 랙 기반 설계에서 DC/DC 컨버터는 필요한 곳이면 어디든 그 옆에 배치할 수 있는 부하 시점(PoL) 장치입니다. 따라서 컨버터와 장치 간에 전압 강하를 최소화하고 신호 저하를 일으킬 수 있는 모든 노이즈 유입 가능성을 줄여줍니다.
RECOM, 다용도 저전력 DC/DC 컨버터 제공
저전력 절연 DC/DC 컨버터는 특수 요구사항이 다양한 많은 산업 및 의료 분야 에서 사용되고 있습니다. RECOM은 이러한 용도에 최적화된 조절형 및 비조절형 설계를 광범위하게 제공합니다.용도
| Series | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 |
|
R1DX
Focus
|
|
| |
| 2 |
|
REM1
Focus
|
|
| |
| 3 |
|
RP
Focus
|
|
| |
| 4 |
|
RxxCTExxS
Focus
|
|
| |
| 5 |
|
RxxCTxxS
Focus
|
|
| |
| 6 |
|
R-78E-0.5
|
|
| |
| 7 |
|
RGZ
|
|
| |
| 8 |
|
RH
|
|
| |
| 9 |
|
RKZ
|
|
| |
| 10 |
|
RKZ-xx2005
|
|
| |
| 11 |
|
RP-xx06
|
|
| |
| 12 |
|
RV
|
|
| |
| 13 |
|
RxxP06
|
|
| |
| 14 |
|
RxxP21503
|
|
| |
| 15 |
|
RxxP22005
|
|
| |
| 16 |
|
RxxP2xx
|
|
| |
| 17 |
|
RxxPxx
|
|
|