I progettisti di sistemi di potenza hanno tre alternative per i sistemi di alimentazione ad alta tensione: specificare, gestire e ottenere una fornitura personalizzata da un fornitore di terze parti; progettare, gestire e produrre internamente o attraverso un Cem; costruire un alimentatore ad alta tensione utilizzando parti standard scelte per soddisfare le esigenze di alimentazione del sistema. I convertitori Dc/Dc con uscita ad alta tensione hanno cambiato il modo in cui i produttori di sistemi utilizzano l’alta tensione nei loro prodotti. Questi convertitori Dc/Dc ad alta tensione sono piccoli, con montaggio su Pcb, incapsulati e generano un’uscita ad alta tensione controllabile tramite un circuito standard a bassa tensione. I moduli standard ad alta tensione possono essere proporzionali e regolati. I modelli standard proporzionali forniscono una soluzione di conversione da Dc a Dc ad alta tensione a basso costo. La tensione di uscita è direttamente proporzionale alla tensione di ingresso e le migliori serie forniscono l’uscita proporzionale su un ampio range di ingresso, da 0,7 V all’ingresso massimo. Essenzialmente la tensione di uscita è controllata variando la tensione di ingresso come un trasformatore ad alta tensione in Dc. Le opzioni includono un pin di tensione centrale in uscita per avere le uscite sia positive che negative da un solo modulo a basso costo. Molti moduli proporzionali forniscono un isolamento tra la tensione di uscita e l’ingresso Dc, permettendo di generare dallo stesso modulo uscite positive o negative. Le applicazioni che richiedono uno stretto controllo su un ampio range di ingresso Dc, come alimentazioni a batteria in applicazioni portatili, o su differenti valori di carico, richiedono un convertitore Dc - high voltage Dc regolato. I moduli standard regolati Dc- high voltage Dc sono dotati di un semplice controllo esterno a bassa tensione, tipicamente attraverso un ingresso di controllo 0-5 V. Forniscono un’uscita stabile ad alta tensione su tutto il range di tensione di ingresso e di carico, completamente programmabile da 0 - 100% della tensione di uscita nominale tramite il pin di controllo lineare a bassa tensione. Altre caratteristiche sono il monitoraggio della tensione e corrente, e uscite di riferimento. Con un approccio di potenza distribuita, i progettisti di sistemi di potenza possono semplicemente connettere un modulo miniaturizzato ad alta tensione, collocandolo esattamente dove è necessario fornire l’alta tensione, eliminando la necessità di avere un alimentatore ad alta tensione custom ingombrante montato su chassis. I progressi nella miniaturizzazione dei sistemi ad alta tensione, abbinato alla vasta gamma di convertitori Dc/Dc ad alta tensione disponibili sul mercato, permettono ai progettisti di selezionare un modulo standard ad alta tensione adatto alle loro particolari richieste di potenza, con la certezza che il convertitore ad alta tensione sarà certificato, verificato, affidabile e facilmente disponibile.
I vantaggi dei convertitori ad alta tensione
I convertitori standard Dc/Dc ad alta tensione offrono ai progettisti di sistemi di potenza diversi vantaggi.
- Cicli di progettazione ridotti - Utilizzando moduli ad alta tensione, si elimina il tempo richiesto per qualificare un alimentatore custom ad alta tensione o per progettare l’alimentatore in sé. Le variazioni di tensione o livello di potenza sono facilmente effettuabili in qualsiasi momento durante lo sviluppo, senza incorrere in ritardi nei tempi di consegna per questi cambiamenti e accelerare l’avvio sul mercato del prodotto.
- Dimensioni e peso ridotti - I convertitori Dc/Dc ad alta tensione occupano meno spazio grazie all’utilizzo di materiali e packaging avanzati nella miniaturizzazione del dispositivo. I materiali e i processi sono ben collaudati per garantire affidabilità a lungo termine.
- Costi di sviluppo e di produzione ridotti - I moduli a montaggio su Pcb non richiedono un montaggio su chassis o cablaggio manuale, accelerando l’assemblaggio e riducendo il rischio di errori. L’utilizzo di prodotti standard riduce il rischio di problemi di affidabilità grazie ad un design qualificato, verificato e con dimostrata affidabilità.
- Maggiore flessibilità - Modifiche e specifiche variazioni dell’applicazione possono essere generate rapidamente. I differenti prodotti con packaging e formati standard possono essere facilmente modificati variando la tensione o la potenza.
Queste parti standard forniscono una valida alternativa ai prodotti custom ad alta tensione, dove i tempi e i costi per la produzione possono diventare problematici. Il produttore delle apparecchiature deve investire tempo per generare le specifiche elettriche e meccaniche del sistema di alimentazione, sollecitare le quotazioni e selezionare un fornitore. Le commissioni di Nre e i costi dell’attrezzatura sono spesso coinvolti e la consegna del primo prototipo di alimentazione personalizzato può richiedere mesi. Un altro percorso del progettista per avere un’alimentazione ad alta tensione, è progettare e costruire internamente, questo però presenta sfide quali: progettazione di un trasformatore affidabile, scelta dei componenti ad alta tensione, layout del Pcb ad alta tensione, incapsulamento, e processi speciali di assemblaggio. Queste sfide richiedono tempo e fatica prima che un alimentatore affidabile e riproducibile sia sviluppato. Di fronte a queste sfide, l’utilizzo di moduli Dc/Dc converter ad alta tensione standard, disponibili sul mercato, può portare molti vantaggi ai progettisti di sistemi di alimentazione ad alta tensione.
Soluzioni su misura
I convertitori Dc/Dc ad alta tensione possono anche essere configurati per soluzioni su misura da costruttori di Dc/Dc ad alta tensione, producendo soluzioni specifiche ad alta tensione per particolari applicazioni grazie all’utilizzo di blocchi standard assemblati in un singolo prodotto custom. Il gruppo di servizi di ingegneria di XP Power è un buon esempio, partendo dai requisiti del sistema, può produrre una applicazione specifica utilizzando sottounità, senza i rischi associati con una progettazione da zero. Le soluzioni tipiche includono specifiche meccaniche e di packaging, elettronica di controllo, interfacce e allarmi, la capacità di invertire l’alimentazione ad alta tensione, l’interfaccia di comunicazione digitale e la possibilità di combinare sia la bassa tensione che l’alta tensione, richieste tipiche di una applicazione finale di un’ampia gamma di prodotti.
