RQB40W12-110S12 - изолированный DC-DC преобразователь питания 40 Вт для железнодорожных и промышленных применений с ультрашироким диапазоном входного напряжения.
Краткое назначение
RQB40W12-110S12 — модульный DC-DC преобразователь в корпусе quarter-brick с гальванической развязкой входа и выхода, предназначенный для преобразования постоянного напряжения 14…160 В DC в стабилизированное напряжение 12 В DC при выходной мощности до 40 Вт.
Расшифровка партномера
| Фрагмент партномера | Значение |
| RQB | Наименование серии |
| 40 | Номинальная выходная мощность 40 Вт |
| W12 | Серия с ультрашироким входным диапазоном 12:1 |
| 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.
- Ультраширокий диапазон входного напряжения 12:1: 14…160 В DC.
- Широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +90 °C.
- Отсутствие требования к минимальной нагрузке.
- Полностью герметизированное исполнение.
- Защиты: короткое замыкание в непрерывном режиме, перегрузка, перегрев, перенапряжение, пониженное входное напряжение.
- Изоляция вход/выход 3 кВ DC или 2 кВ AC.
- Дистанционное включение/выключение и удалённая компенсация падения напряжения.
- Подстройка выходного напряжения в пределах ±10%.
Описание
Серия RQB40W12 представляет собой DC-DC преобразователи мощностью 40 Вт для железнодорожных и промышленных систем в корпусе quarter-brick. Модули выполнены с международным стандартным расположением выводов, характеризуются КПД до 90%, рабочим температурным диапазоном от -40 до +90 °C и электрической прочностью изоляции вход/выход 3 кВ DC или 2 кВ AC. При использовании внешних цепей обеспечивается соответствие EN50155. Предусмотрена непрерывная защита от короткого замыкания и другие функции защиты. Серия рассчитана на вход 14…160 В DC и выпускается с вариантами одного выхода 5 В, 12 В, 24 В, 48 В и 54 В. Преобразователи предназначены для эксплуатации на железнодорожном транспорте, в трамваях, автобусах, а также в тяжёлых условиях с повышенной вибрацией, запылённостью и экстремальными температурами.
Области применения
- Автобусные, трамвайные, метрополитенные и железнодорожные системы.
- Телекоммуникационные и дата-коммуникационные системы.
- Беспроводные сети.
- Промышленные системы управления.
- Измерительное оборудование.
- Анализаторы.
- Оборудование для среды с высокой вибрацией, сильной запылённостью и экстремально низкой или высокой температурой.
Параметры выбора модели
| Партномер | Номинальное входное напряжение | Диапазон входного напряжения | Выходное напряжение | Выходной ток | Входной ток без нагрузки | Входной ток при полной нагрузке | Типовой КПД | Максимальная ёмкостная нагрузка |
| RQB40W12-110S12 | 24/36/48/72/96/110 В DC | 14…160 В DC | 12 В DC | 3,333 А | 15 мА | 410 мА | 90% | 3900 мкФ |
Входные параметры
| Параметр | Значение |
| Диапазон входного напряжения | 14…160 В DC |
| Импульсное перенапряжение на входе, максимум 1 с | 200 В DC |
| Тип входного фильтра | Pi-фильтр |
| Защита по входу | Быстродействующий предохранитель 7 А |
| Время запуска | 40 мс при 100% нагрузки и номинальном входном напряжении |
| Порог запуска по пониженному входному напряжению | 14 В |
| Порог отключения по пониженному входному напряжению | 12 В типовое, минимум 11,5 В |
Выходные параметры
| Параметр | Значение |
| Номинальная выходная мощность | 40 Вт |
| Номинальное выходное напряжение | 12 В DC |
| Номинальный выходной ток | 3,333 А |
| Точность установки выходного напряжения | ±1,0% |
| Размах пульсаций и шума | 150 мВ пик-пик |
| Линейная стабилизация | ±0,2% |
| Стабилизация по нагрузке | ±0,2% |
| Типовая частота преобразования | 250 кГц |
| Диапазон внешней подстройки выходного напряжения | ±10% типовое |
| Максимальная ёмкостная нагрузка | 3900 мкФ |
| Удержание выходного напряжения | См. раздел по времени удержания |
Защитные функции
| Параметр | Значение |
| Защита от короткого замыкания | Непрерывный режим, автоматическое восстановление |
| Защита от перегрузки | 110…180% от номинальной выходной мощности |
| Режим защиты от перегрузки | Автоматическое восстановление после устранения причины |
| Защита от перенапряжения | Ограничение стабилитроном |
| Защита от перегрева | Тепловое отключение при +115 °C, автоматическое восстановление после устранения причины |
| Блокировка по пониженному входному напряжению | Есть |
Функциональные параметры
| Параметр | Значение |
| Дистанционное управление | Включение: напряжение между выводом дистанционного управления и -Vin 3…12 В DC или разомкнутая цепь; выключение: менее 1,2 В DC или короткое замыкание |
| Удалённая компенсация | Есть, выводы RS+ и RS- |
| Охлаждение | Естественная конвекция |
Параметры окружающей среды
| Параметр | Значение |
| Рабочая температура | -40…+90 °C, с учётом кривой снижения мощности |
| Максимальная температура корпуса | +105 °C |
| Рабочая влажность | 5…90% относительной влажности, без конденсации |
| Температура хранения | -55…+125 °C |
| Влажность при хранении | 10…95% относительной влажности, без конденсации |
| Температурный коэффициент | 0,05%/°C в диапазоне 0…65 °C |
| Условия пайки | На расстоянии 1,5 мм от корпуса: 3…5 с, максимум 260 °C |
| Вибрация | EN61373 |
| Рабочая высота | 3000 м |
Изоляция и безопасность
| Параметр | Значение |
| Электрическая прочность изоляции вход/выход | 3 кВ DC или 2 кВ AC |
| Сопротивление изоляции вход/выход | 1000 МОм при 500 В DC, 25 °C, 70% RH, без конденсации |
| Типовая ёмкость изоляции | 1500 пФ |
| Стандарты безопасности | CB IEC62368-1, UL62368-1, EAC TP TC 020/2011 |
| Железнодорожный стандарт | EN50155 / IEC60571, включая EN61373 по удару и вибрации, EN50121-3-2 по ЭМС |
Электромагнитная совместимость
Эмиссия
| Параметр | Стандарт | Уровень / примечание |
| Кондуктивные помехи | BS EN/EN55032 | Класс A/B с внешними компонентами |
| Излучаемые помехи | BS EN/EN55032 | Класс A/B с внешними компонентами |
Устойчивость к внешним воздействиям по ЭМС
| Параметр | Стандарт | Уровень / примечание |
| Электростатический разряд | BS EN/EN61000-4-2 | Уровень 3, ±8 кВ по воздуху, ±6 кВ контактный разряд |
| Устойчивость к излучаемому полю | BS EN/EN61000-4-3 | Уровень 3, 10 В/м |
| Быстрые переходные процессы | BS EN/EN61000-4-4 | Уровень 3, по входному порту питания, ±2 кВ, требуется внешний входной конденсатор |
| Импульсные перенапряжения | BS EN/EN61000-4-5 | Уровень 3, по входному порту питания, ±2 кВ, требуется внешний входной конденсатор |
| Устойчивость к кондуктивным помехам | BS EN/EN61000-4-6 | Уровень 3, 10 В/м |
| Устойчивость к магнитному полю | BS EN/EN61000-4-8 | Уровень 3, 10 В/м |
Наработка на отказ, конструкция и упаковка
| Параметр | Значение |
| MTBF | 205 000 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 | Алюминиевое основание и пластиковый корпус |
| Масса | 68 г |
| Упаковка | 11 шт. в тубе, 132 шт. в коробке |
| Масса одной тубы | 880 г |
| Масса коробки | 10,88 кг |
| Размер коробки | 545 × 145 × 220 мм |
Время удержания при использовании внешней схемы
Для обеспечения времени удержания рекомендуется применение внешней схемы с электролитическим конденсатором между Vbus и -Vin. Конденсатор Cbus около 47 мкФ подключается между Vbus и -Vin и необходим для стабилизации работы преобразователя. При входном напряжении ниже 60 В DC наличие Cbus обязательно. При входном напряжении ниже 56 В DC напряжение Vbus поддерживается на уровне 60 В. При увеличении входного напряжения выше 60 В уровень Vbus становится равным Vin.
Схема удержания включает R1, D1 и Cap_hold. Ёмкость Cap_hold определяет время удержания при прерывании входного питания. При запуске на резисторе R1 возникает высокий импульс мощности; рекомендован резистор 25 Ом / 10 Вт.
| Номинальное входное напряжение | 10 мс | 20 мс | 30 мс |
| 24 В | 800 мкФ | 1600 мкФ | 2200 мкФ |
| 48 В | 800 мкФ | 1600 мкФ | 2200 мкФ |
| 72 В | 440 мкФ | 800 мкФ | 1200 мкФ |
| 96 В | 180 мкФ | 440 мкФ | 540 мкФ |
| 110 В | 120 мкФ | 300 мкФ | 400 мкФ |
Подстройка выходного напряжения
Для увеличения или уменьшения выходного напряжения требуется подключение внешнего резистора к выводу подстройки. Для увеличения напряжения резистор подключается между выводом Trim и -Vout, для уменьшения — между Trim и +Vout. Диапазон подстройки составляет от -10% до +10%.
| Параметр для модели RQB40W12-110S12 | Значение |
| Номинальное выходное напряжение | 12 В |
| Опорное напряжение | 2,5 В |
| R1 | 12,56 кОм |
| R2 | 3,3 кОм |
| R3 | 24,9 кОм |
| Диапазон подстройки | ±10% |
Настройка порогов блокировки по пониженному напряжению
Порог срабатывания по пониженному входному напряжению может задаваться внешним резистором, подключённым между выводом UVLO и -Vin.
| Внешний резистор UVLO | Порог отключения | Порог запуска |
| Разомкнуто | 12,7 В | 13,6 В |
| 140 кОм | 19,6 В | 20,4 В |
| 62 кОм | 26,3 В | 27,3 В |
Назначение выводов
| Номер вывода | Назначение |
| 1 | +Vin |
| 2 | UVLO |
| 3 | Дистанционное включение/выключение |
| 4 | Vbus |
| 5 | -Vin |
| 6 | -Vout |
| 7 | RS- |
| 8 | Trim |
| 9 | RS+ |
| 10 | +Vout |
Механические параметры
| Параметр | Значение |
| Длина | 57,9 мм |
| Ширина | 36,8 мм |
| Высота | 12,7 мм |
| Шаг основных размеров | См. механический чертёж |
| Допуск размеров x.x | ±0,5 мм |
| Допуск размеров x.xx | ±0,25 мм |
| Размер выводов | 1.x ±0,1 мм |
| Монтажные вставки | 2 шт., M3, глубина 5 мм, сквозное исполнение 2pl |
Рекомендованные внешние компоненты для ЭМС
Для достижения уровней по кондуктивным и излучаемым помехам класса A или B требуются внешние компоненты входного и выходного фильтра.
Вариант для класса A
| Элемент | Номинал |
| C1 | 100 мкФ / 200 В, алюминиевый конденсатор |
| C2, C4 | 0,68 мкФ / 250 В, керамический конденсатор |
| C3 | 47 мкФ / 200 В, алюминиевый конденсатор |
| C5 | 2200 пФ / 3 кВ, керамический конденсатор |
| C6 | 1000 пФ / 3 кВ, керамический конденсатор |
| C7, C8, C9, C10 | 1000 пФ / 2 кВ, керамический конденсатор |
| L1 | 10 мкГн, GSTD1265PE-100M |
Вариант для класса B
| Элемент | Номинал |
| C1 | 100 мкФ / 200 В, алюминиевый конденсатор |
| C2, C3, C4, C5, C7, C8 | 0,68 мкФ / 250 В, керамический конденсатор |
| C6 | 47 мкФ / 200 В, алюминиевый конденсатор |
| C9 | 2200 пФ / 3 кВ, керамический конденсатор |
| C10 | 1000 пФ / 3 кВ, керамический конденсатор |
| C11, C12, C13, C14 | 3300 пФ / 2 кВ, 4700 пФ / 2 кВ, керамический конденсатор |
| L1 | Синфазный дроссель A10 T16×12×8C, 2,2 мГн ±35% |
| L2 | 4,7 мкГн, GSTD1265PE 4R7M |
Кривая снижения мощности
При естественной конвекции преобразователь может работать на полной нагрузке до +65 °C. Далее требуется снижение нагрузки в соответствии с кривой дерейтинга. Работа допускается до +90 °C, а температура корпуса не должна превышать +105 °C. Для оценки тепловых характеристик использовалась печатная плата размером 137 × 88 × 1,6 мм, медь 2 oz, обеспечивающая эффективный тепловой отвод через корпус в печатную плату.
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 скрученной пары длиной 12 дюймов, оконеченной конденсаторами 0,1 мкФ и 47 мкФ.
- Линейная стабилизация измеряется при изменении входного напряжения от нижнего до верхнего предела при номинальной нагрузке.
- Стабилизация по нагрузке измеряется в диапазоне от 0% до 100% номинальной нагрузки.
- Требуется внешний входной конденсатор 330 мкФ / 220 В.
- Конечное оборудование должно быть повторно проверено на соответствие требованиям по ЭМС. Для методики проведения испытаний по ЭМС следует использовать руководство по испытаниям компонентных источников питания.