.

DC / DC Converters, Applications, Challenges and Innovations

 

ממירי מתח DC/DC, יישומים, אתגרים וחידושים

 

בעוד שספקי כוח נדרשים להמרה ממתח הרשת, ממירי מתח DC/DC נדרשים בדרך כלל כאשר  קיים כבר מתח DC אחד ונדרש מתח נוסף. ישנם גם מצבים שבהם הממיר משמש כמיצב מתח לכניסת DC זהה כמעט למתח יציאה של הממיר כאשר הצרכן או העומס פועל על מתח יחסית צר ומדויק ואילו הממיר מקבל את המתח בתחום יחסית רחב. אך כפי שניתן אולי להבין מגוון רכיבי ה – DC/DC הוא קטן באופן יחסי מזה של ספקי הכוח מאחר וממיר מתח לא תמיד נדרש אם כבר המרה אחת ממתח חילופין למתח ישר כבר קיימת.

 

 

מערכי מצברים ומתחי כניסה של ממירי מתח בתחומים שונים מ- 8VDC וולט ועד 160VDC. 


 

 

בנוסף לכך מתחי הכניסה של ממיר מתח הם הרבה יותר מגוונים מאשר מתחי כניסה של ספקי כוח שהם על פי רוב בין 90-260VAC באופן שמכסה את כול התחום של רשתות חשמל (להוציא רשת תלת פאזית). בממירי מתח, מתח הכניסה תלוי במתח הישר הקיים במערכת החשמלית. זאת אומרת, אם מדובר במתח למערכת בקרה שקיים בה 24VDC יהיה בדרך כלל מתח הכניסה לממיר מתח בין 18VDC ל- 36VDC. לאומת זאת אם מדובר במערכת תקשורת מתח ה – DC  עשוי להיות 48V, ותחום הכניסה לממיר יהיה קרוב לוודאי בי 36VDC ל – 72VDC. במערכות המבוססות על מתח של 12VDC יהיה מתח הכניסה לממיר בין (VDC ל – 18VDC וכך הלאה. לכן יצרן של רכיבי DC/DC יידרש בכול סדרה להציע דגם שונה בכול מתח כניסה רלוונטי. מעבר לכך, במקרים מסוימים נדרשים ממירים שנותנים מענה על מספר אפשרויות של מתחי כניסה, גם 12VDC וגם 24VDC, או גם 24VDC וגם 48VDC. 

 

 

אחד היישומים בהם נדרש ממיר מתח עם יכולת לכבל מתח כניסה רחב בתחום של 9-36VDC למשל הוא תחום הרכבים הממונעים או ה- Automotive. כפי שידוע מתח רשת החשמל ברכב פרטי הוא 12VDC ואילו במשאיות ואוטובוסים מערכות פועלות על מתח של 24VDC. לכן כאשר מערכת מסוימת צריכה להיות מותקנת בשני הסוגים של הרכבים, וצריכה לקבל 5VDC, המרת המתח הנדרשת היא מתחום מתח – 9-36VDC למתח המוצא הנדרש למערכת 5VDC. אחד היצרנים הבולטים שנענה לאתגר הזה הוא P-DUKE שבכול סדרה רגילה מציע סדרה מקבילה של ממירים המאפשרים את הפתרון הזה של כניסת מתח רחבה במיוחד. לדוגמא בסדרת הממירים HAE75, HAE100, HAE150, HAE200 בגודל של HALF BRICK ישנה האופציה של כניסת מתח רגילה וכזאת עם כניסת מתח רחבה. כך למשל ביחידה עם מתח מוצא 24VDC/200W אפשרות של כניסת מתח שבין 16.5-36VDC בדגם HAE200-24S48 וגרסה הרחבה HAE200-24S48W כניסת מתח בתחום 8.5-36VDC כך שגם ניתן להזין את הממיר במתח של 12VDC ולא רק ב 24VDC.

סדרות HAE200 ו -  WAF150 עם כניסות של מתח רחב 



 

 
 

יישום  מהיישומים הדורשים תחום מתח רחב במיוחד הוא תחום ה – Railway או רשת הרכבות. בתחום זה נדרש מתח רחב במיוחד בין השאר כי בכול מדינה ולפעמים בכול עיר שונה, קיים מתח עבודה אחר שמשמש את הרכבות. המתח כמובן הוא מתח DC ישר אך שונה ממקום למקום. כדי לענות לכול הצרכים יש צורך שכול ציוד שנמצא בשימוש ומוזן ממתח הרכב יהיה מסוגל לקבל תחום רחב במיוחד של מתחי DC. לצורך כך ישנה אף רגולציה שמגדירה ממירים כמותאמים לדרישות של יישום זה, הנקרא Railway עם סימון מיוחד שמאשר זאת. ממירי מתח מותאמים אלה יכולים להיות מוזנים בתחום רחב כול כך של מתחי DC  שהוא פי שניים, שלושה ואף פי ארבעה מהממירים הרגילים. כך למשל ניתן למצוא סדרת ממירים של היצרן P-DUKE שנקראת QAE100 שיכול לקבל מתח כניסה בשני תחומים : 9-75VDC או 14-160VDC.     

 


דגמים שונים של P-DUKE ליישומים בתחום השימוש שנועד לרכבות
 

מגוון דגמים לתחום Railway בהספק שבין 3-300W ובגדלים שונים



 

 

כפי שניתן לראות, מתחי כניסה שונים יוצרים הבדלה וגיוון בתחום של המרת מתח DC שמהווה אתגר ליצרנים. בין השאר יצרנים רבים מציעים דגמים שמאפשרים גם לממירי המתח לעמוד בקפיצות מתח גבוהות surge או נפילות ברמת מתח המינימום, בתנאים של הזנת מתח לא יציבה.  לעמוד בתנאים אלה ישנם אף רכיבים שתוכננו עבור זה בין השאר כדי לעמוד ביישומים שדורשים זאת כמו בשימושים למוצרים צבאיים וביטחוניים. רכיב כזה יכול "לקטום" את רמת המתח הגבוהה שחורגת מהתחום של מתח הכניסה. 

סדרת SSM של P-DUKE, רכיבים המשמשים כהגנה בפני קפיצות ונחשולי מתח.

לחילופין במקרה של נפילה מתחת למינימום ניתן להשתמש ברכיב שמהווה מעיין יחידת גיבוי מתח UPS שפועלת כרכיב ותומכת במתח הכניסה של הממיר. רכיב זה יכול לשמש גם ספקי כוח ולא רק ממירים אם הוא מחובר במוצא הספק ולא בכניסת ממיר המתח.

 

 

יחידת DBUF40-24 של Meanwell שמשמשת לגיבוי בנפילות רגעיות מתחת ל- 22VDC



 

 

כמובן שהפתרון הטוב ביותר שיחידת הממיר תוכל לעמוד גם בפרצי מתח קצרים שגבוהים מהתחום המוגדר וגם בנפילות רגעיות של מתח הזנה מתחת לתחום. מה שאומר שיש לאיפה לשאוף.

 

כתב חיים מלס

052-3231060

chaim@advice.co.il

אדוויס אלקטרוניקה בע"מ

{formbuilder:5448}