RQB150W12-110S12 - изолированный DC-DC преобразователь для железнодорожных и промышленных систем с широким диапазоном входного напряжения и стабилизированным выходом 12 В.
Назначение
RQB150W12-110S12 — модульный DC-DC преобразователь мощностью 150 Вт в корпусе quarter-brick с промышленным стандартным расположением выводов. Компонент предназначен для преобразования широкого диапазона постоянного входного напряжения 14…160 В DC в стабилизированное изолированное выходное напряжение 12 В DC. Изделие ориентировано на применение в железнодорожной технике, на подвижном составе, в телекоммуникационном и промышленном оборудовании, а также в системах, работающих в условиях вибрации, запыленности и расширенного температурного диапазона.
Расшифровка партномера
| Часть обозначения | Значение |
| RQB | Серия DC-DC преобразователей железнодорожного назначения в quarter-brick исполнении |
| 150 | Номинальная выходная мощность 150 Вт |
| W12 | Исполнение с широким входным диапазоном 12:1, серия RQB150W12 |
| 110 | Номинальное входное напряжение 110 В DC |
| S | Один выход |
| 12 | Номинальное выходное напряжение 12 В DC |
Основные особенности
- Корпус quarter-brick 2.28 × 1.45 × 0.5 дюйма с промышленным стандартным расположением выводов.
- Соответствие железнодорожному стандарту EN50155.
- Широкий диапазон входного напряжения 12:1: 14…160 В DC.
- Широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +90 °C.
- Отсутствие требования к минимальной нагрузке.
- Полностью залитое исполнение.
- Защиты: от короткого замыкания, перегрузки, перегрева, перенапряжения и пониженного входного напряжения.
- Изоляция вход/выход 3 кВ AC.
- Дистанционное включение/выключение и удалённое измерение напряжения.
- Подстройка выходного напряжения в диапазоне ±10%.
Области применения
- Автобусные, трамвайные, метрополитенные и железнодорожные системы.
- Телекоммуникационные и дата-коммуникационные системы.
- Беспроводные сети.
- Средства промышленного управления.
- Измерительная аппаратура.
- Анализаторы.
- Оборудование для эксплуатации в условиях высокой вибрации, сильной запыленности, экстремально низких или высоких температур.
Описание
Серия RQB150W12 представляет собой надежные железнодорожные DC-DC преобразователи мощностью 150 Вт в quarter-brick исполнении. Модули имеют международный стандарт расположения выводов, КПД до 88%, рабочий температурный диапазон от -40 до +90 °C и электрическую изоляцию вход/выход 3 кВ AC. При использовании внешних цепей обеспечивается соответствие EN50155. Предусмотрена непрерывная защита от короткого замыкания. Серия рассчитана на широкий диапазон входного напряжения 14…160 В DC и выпускается с одиночными выходами 12 В, 24 В, 48 В и 54 В. Изделия подходят для железнодорожного транспорта, трамваев, автобусов и прочих применений в жестких условиях эксплуатации.
Параметры выбора модели RQB150W12-110S12
| Параметр | Значение |
| Обозначение для заказа | RQB150W12-110S12 |
| Номинальное входное напряжение | 24 В, 36 В, 48 В, 72 В, 96 В, 110 В |
| Диапазон входного напряжения | 14…160 В DC |
| Выходное напряжение | 12 В DC |
| Выходной ток | 12.5 А |
| Входной ток без нагрузки | 10 мА |
| Входной ток при полной нагрузке | 1.55 А |
| Типовой КПД | 87.5% |
| Максимальная емкостная нагрузка | 5000 мкФ |
Входные параметры
| Параметр | Значение |
| Диапазон входного напряжения | 14…160 В DC |
| Импульсное перенапряжение на входе, не более 0.1 с | 200 В DC |
| Тип входного фильтра | Pi-фильтр |
| Защита по входу | Плавкий предохранитель 15 А / 250 В AC, замедленного действия |
| Время запуска | Не более 300 мс при 100% нагрузки и номинальном входном напряжении |
| Напряжение запуска | Типовое 14 В |
| Напряжение отключения по пониженному входу | Типовое 12 В, минимум 11.5 В |
Выходные параметры
| Параметр | Значение |
| Номинальная выходная мощность | 150 Вт |
| Номинальное выходное напряжение | 12 В DC |
| Номинальный выходной ток | 12.5 А |
| Точность установки выходного напряжения | ±1.0% |
| Пульсации и шум | 240 мВ пик-пик |
| Стабилизация по входному напряжению | ±0.2% |
| Стабилизация по нагрузке | ±0.5% |
| Частота преобразования, типовая | 250 кГц |
| Диапазон внешней подстройки выходного напряжения | ±10% |
| Удалённое измерение напряжения | Поддерживается |
| Максимальная емкостная нагрузка | 5000 мкФ |
| Время удержания | См. раздел о схеме удержания |
Параметры защиты
| Параметр | Значение |
| Защита от короткого замыкания | Непрерывная, автоматическое восстановление |
| Защита от перегрузки | 120…200% от номинальной выходной мощности |
| Режим при перегрузке | Автоматическое восстановление после устранения аварийного состояния |
| Защита от перенапряжения на выходе | 110…150% от номинального выходного напряжения |
| Режим при перенапряжении | Отключение с защёлкой |
| Защита от перегрева | Тепловое отключение при +115 °C с автоматическим восстановлением после устранения причины |
| Защита по пониженному входному напряжению | Автоматическое восстановление после устранения причины |
Функциональные параметры
| Параметр | Значение |
| Дистанционное управление включением | Включено при напряжении между выводом управления и -Vin более 3…12 В DC либо при разомкнутой цепи |
| Дистанционное управление выключением | Выключено при напряжении между выводом управления и -Vin менее 1.2 В DC либо при коротком замыкании |
Параметры изоляции и безопасности
| Параметр | Значение |
| Испытательное напряжение изоляции вход/выход | 3 кВ AC |
| Испытательное напряжение изоляции вход/корпус | 1.5 кВ AC |
| Сопротивление изоляции вход/выход | 1000 МОм, 500 В DC, 25 °C, 70% RH без конденсации |
| Типовая емкость изоляции | 3000 пФ |
| Стандарты безопасности | LVD IEC62368-1, EAC TP TC 020/2011 |
| Железнодорожный стандарт | EN50155, включая EN61373 по удару и вибрации, EN50121-3-2 по ЭМС |
Электромагнитная совместимость
Эмиссия
| Параметр | Стандарт / уровень |
| Кондуктивные помехи | BS EN/EN55032, класс A/B при использовании внешних компонентов |
| Излучаемые помехи | BS EN/EN55032, класс A/B при использовании внешних компонентов |
Устойчивость к воздействиям
| Параметр | Стандарт / уровень |
| Электростатический разряд | BS EN/EN61000-4-2, уровень 3, ±6 кВ контакт |
| Устойчивость к радиочастотному полю | BS EN/EN61000-4-3, уровень 3, 10 В/м |
| Быстрые переходные процессы | BS EN/EN61000-4-4, уровень 3, на входном порту питания ±2 кВ, требуется внешний входной конденсатор |
| Импульсные перенапряжения | BS EN/EN61000-4-5, уровень 3, на входном порту питания ±2 кВ, требуется внешний входной конденсатор |
| Кондуктивные радиочастотные помехи | BS EN/EN61000-4-6, уровень 3, 10 В/м среднеквадратично |
| Магнитное поле | BS EN/EN61000-4-8, уровень 3, 10 А/м |
Параметры окружающей среды
| Параметр | Значение |
| Рабочий диапазон температур | -40…+90 °C |
| Максимальная температура корпуса | +115 °C |
| Рабочая влажность | 5…90% RH, без конденсации |
| Охлаждение | Естественная конвекция |
| Температура хранения | -55…+125 °C |
| Влажность при хранении | 10…95% RH, без конденсации |
| Температурный коэффициент | 0.05%/°C в диапазоне 0…65 °C |
| Вибростойкость | EN61373 |
| Температура пайки | На расстоянии 1.5 мм от корпуса: 3…5 с при 260 °C максимум |
| Рабочая высота над уровнем моря | 4000 м |
Надежность, конструкция и упаковка
| Параметр | Значение |
| MTBF | 185000 ч по MIL-HDBK-217F при 25 °C |
| Габаритные размеры | 57.9 × 36.8 × 12.7 мм |
| Габариты в дюймах | 2.28 × 1.45 × 0.5 дюйма |
| Материал корпуса | Алюминиевая опорная плита с пластиковым корпусом |
| Масса | 75 г |
| Упаковка | 11 шт. в тубе, 132 шт. в коробке, 12 туб в коробке |
| Масса одной тубы | 955 г |
| Максимальное количество в коробке | 132 шт. |
| Масса одной коробки | 12.5 кг |
| Размер коробки | 545 × 145 × 220 мм |
Механические данные и выводы
| Параметр | Значение |
| Допуск размеров x.x | ±0.5 мм |
| Допуск размеров x.xx | ±0.25 мм |
| Размер вывода | 1.x ±0.1 мм |
| Монтажные вставки | 2 шт., M3, глубина 5, сквозное исполнение по чертежу |
Назначение выводов
| Номер вывода | Назначение |
| 1 | +Vin |
| 2 | UVLO |
| 3 | Дистанционное включение/выключение |
| 4 | Vbus |
| 5 | -Vin |
| 6 | -Vout |
| 7 | -S |
| 8 | Trim |
| 9 | +S |
| 10 | +Vout |
Подстройка выходного напряжения
Для подстройки выходного напряжения необходимо подключить внешний резистор:
- между выводом Trim и -Vout для повышения выходного напряжения;
- между выводом Trim и +Vout для понижения выходного напряжения.
Диапазон подстройки составляет от -10% до +10%.
| Параметр для версии 12 В | Значение |
| Номинальное выходное напряжение | 12 В |
| Опорное напряжение | 2.5 В |
| R1 | 38 кОм |
| R2 | 10 кОм |
| R3 | 68 кОм |
| Пример подстройки вверх до 13.2 В | Rtrim_up = 11.126 кОм |
| Пример подстройки вниз до 10.8 В | Rtrim_down = 194.83 кОм |
Схема удержания выходного напряжения при провалах питания
При переключении между различными источниками питания в железнодорожной системе возможно кратковременное нарушение питания, включая резкое падение напряжения или кратковременное исчезновение питания. Для обеспечения работоспособности в таких режимах предусмотрена внешняя схема удержания.
Необходим электролитический конденсатор Cbus около 220 мкФ, подключаемый между Vbus и -Vin. При входном напряжении ниже 60 В DC применение конденсатора Cbus обязательно. Конденсатор Cbus обеспечивает поглощение и отдачу переходной энергии, стабилизируя работу преобразователя.
Дополнительная цепь удержания включает R1, D1 и Chold. Емкость Chold определяет время удержания при пропадании входного питания. Для пускового режима рекомендован резистор 25 Ом / 10 Вт, так как в момент запуска он испытывает высокий импульс мощности.
| Номинальное входное напряжение | 10 мс | 20 мс | 30 мс |
| 24 В | 1800 мкФ | 3600 мкФ | 4800 мкФ |
| 48 В | 1800 мкФ | 3600 мкФ | 4800 мкФ |
| 72 В | 1800 мкФ | 3600 мкФ | 4800 мкФ |
| 96 В | 600 мкФ | 1200 мкФ | 1800 мкФ |
| 110 В | 500 мкФ | 820 мкФ | 1200 мкФ |
Для полной нагрузки при входном напряжении 110 В требуется 470 мкФ для обеспечения времени удержания 10 мс.
Зависимость напряжения Vbus от входного напряжения следующая: при входном напряжении ниже 60 В DC напряжение Vbus поддерживается на уровне 70 В; при увеличении входного напряжения свыше 64 В уровни Vbus и входного напряжения становятся одинаковыми.
Тепловой режим и снижение мощности
Кривые снижения выходной мощности измерены при входном напряжении 110 В DC и естественной конвекции. Рабочий диапазон температуры окружающей среды составляет от -40 °C до +100 °C по кривым снижения мощности. При температуре окружающей среды выше -25 °C при конвекции ниже 20 LFM выходная мощность должна снижаться.
Для примера, при температуре окружающей среды около 45 °C выходная нагрузка для RQB150W12 должна быть снижена примерно до 50% от полной нагрузки.
В документе приведён пример расчёта тепловыделения для версии 12 В при полной нагрузке и номинальном входном напряжении:
- Рассеиваемая мощность: 22.4 Вт.
- Тепловое сопротивление корпус-окружающая среда: 5.75 °C/Вт.
- Максимальный перегрев корпуса: 128.8 °C.
- Расчётная температура окружающей среды для полной нагрузки: около -25 °C.
Рекомендации по печатной плате
Для обеспечения надежной работы необходимо предусмотреть достаточный теплоотвод за счет теплопроводности, конвекции и излучения. В документе приведена тестовая печатная плата размером 137 × 88 × 1.6 мм с медью 2 oz. Медные площади платы используются для отвода тепла от корпуса модуля в печатную плату.
Рекомендации по ЭМС-цепям
Для соответствия требованиям по ЭМС для классов A и B необходимы внешние компоненты. В документе приведены рекомендованные схемы и номиналы элементов для испытаний при входном напряжении 110 В DC и полной нагрузке.
Рекомендованные компоненты для класса A
| Элемент | Номинал для RQB150W12-110S12 |
| C1, C4 | 100 мкФ / 200 В |
| C2, C3, C5, C6 | 0.68 мкФ / 250 В |
| L1 | 2.0 мГн |
| CY1, CY2 | 1000 пФ / 5 кВ |
| CY3, CY4, CY5, CY6 | 1200 пФ / 3 кВ × 4 |
| C7 | 4.7 мкФ / 100 В × 6 |
Рекомендованные компоненты для класса B
| Элемент | Номинал для RQB150W12-110S12 |
| C1, C2, C7 | 100 мкФ / 200 В |
| C3, C4, C5, C6, C8, C9 | 0.68 мкФ / 250 В |
| L1, L2 | 2.0 мГн |
| L3, L4 | 4.7 мкГн |
| CY1 | 2200 пФ / 5 кВ |
| CY2 | 1000 пФ / 5 кВ |
| CY3, CY4, CY5, CY6 | 2200 пФ / 3 кВ × 4 |
| CY7, CY8 | 470 пФ / 5 кВ |
| C10 | 4.7 мкФ / 100 В × 6 |
Примечания
- Все параметры указаны при нормальном входном напряжении 110 В DC, номинальной нагрузке, температуре окружающей среды 25 °C и относительной влажности 70%.
- Пульсации и шум измеряются в полосе 20 МГц с использованием витой пары длиной 12 дюймов, оконечной цепи с конденсаторами 0.1 мкФ и 47 мкФ.
- Стабилизация по входному напряжению измеряется при переходе от нижнего к верхнему уровню входного напряжения при номинальной нагрузке.
- Стабилизация по нагрузке измеряется в диапазоне 0…100% номинальной нагрузки.
- Требуется внешний входной конденсатор 100 мкФ / 200 В × 3.
- Окончательное оборудование должно быть повторно проверено на соответствие требованиям по ЭМС.
