8:1 초광범위 입력 DC-DC 컨버터: 주요 이점 및 적용 분야

 

 

 

초록

      Cincon 8:1 초광범위 입력 DC-DC 컨버터의 주요 이점과 적용 분야를 알아보십시오. 9~75V 입력 범위로 철도 및 산업용 전원 설계를 간소화할 수 있습니다.

 

서론: 복잡한 전원 환경의 과제

      오늘날 전자 시스템이 빠르게 발전함에 따라 전력 관리는 전례 없는 과제에 직면해 있습니다. 일반적으로 DC-DC 전원 모듈의 입력 전압은 특정 범위 내에서 변동합니다. 그러나 태양광(PV) 시스템 및 무정전 전원 공급 장치(UPS)와 같은 특수 애플리케이션에서는 전원 시스템이 극히 넓은 전압 범위에 걸쳐 안정적인 작동을 유지해야 합니다. 또한, 환경적 간섭으로 인한 스파이크가 입력 전압에 중첩되어 전원 회로에 영향을 미칠 수 있습니다. 가혹한 조건에서는 입력 전압이 정격 설계 한계를 초과하여 전원 모듈의 고장이나 성능 저하를 초래할 수 있습니다.

      게다가 DC-DC 전원 모듈 입력은 배터리 구동 애플리케이션에 자주 사용됩니다. 예를 들어, DC-DC 컨버터는 동력 시스템, PV 시스템, UPS, EPS(비상 전원 공급 장치), PV 인버터, 풍력-태양광 하이브리드 컨트롤러, 전력 배터리 보호 보드 및 배터리 관리 시스템(BMS)에 필수적입니다. 기존의 전원 솔루션은 좁은 입력 전압 범위에 제약을 받는 경우가 많아 복잡하고 동적으로 변하는 전원 환경에 대처하기 어렵습니다. 결과적으로 설계자는 여러 가지 각기 다른 모델의 DC-DC 컨버터를 혼용하여 사용할 수밖에 없습니다.

틀을 깨다: 8:1 초광범위의 이점

      12V, 24V 및 48V 전원 환경을 사용하는 산업, 자동차 및 철도 시스템의 경우, 기존 방식으로는 각각에 대해 별도의 전원 보드를 설계해야 합니다. 이 과정은 시간이 많이 소요되며 다양한 DC-DC 컨버터 모델을 구비해야 하므로 재고 부담을 가중시킵니다. 이러한 페인 포인트(pain points)를 해결하기 위해 Cincon은 8:1 초광범위 입력 DC-DC 전원 모듈 시리즈를 출시했습니다. 9~75Vdc의 입력 전압(Vin)을 갖춘 이 DC-DC 컨버터는 12V, 24V, 36V 및 48V의 표준 공칭 버스 전압에 완벽하게 대응합니다. 아래 시리즈는 5가지 정격 전력과 포괄적인 출력 전압 사양을 특징으로 합니다.

자세한 내용은 데이터시트를 참조하십시오.

폼 팩터, 인증 및 보호 기능

      이 DC/DC 컨버터 시리즈는 업계 표준인 DOSA 1/4 브릭(brick) 및 1/2 브릭 패키지를 채택했습니다. 1/4 브릭 시리즈를 예로 들면, 모든 모델이 EN 50155, EN 61373 및 EN 44545-2를 포함한 철도 시스템용 전자 장비 인증을 통과했습니다. 또한 UL/IEC 62368-1 2판 안전 규격(최적의 보호를 위한 3KVac 강화 절연 특징)을 준수하여 오디오/비디오(A/V) 및 정보 통신 기술(ICT) 장비에 매우 신뢰할 수 있는 전원 모듈입니다. -40℃ ~ +105℃의 넓은 동작 케이스 온도 범위를 제공하며(50W 및 75W 모델의 경우 -55℃ 동작 케이스 온도 옵션 제공), 최대 5,000m 고도에서도 안정적으로 작동합니다. 내장된 보호 기능으로는 입력 저전압 차단(UVLO), 과전압 보호(OVP), 과열 보호(OTP) 및 출력 단락 보호(SCP)가 있습니다.

 

실제 환경의 전압 변동 처리

      실제 24Vin 애플리케이션에서 입력 전압이 장기간(예: 10초 이상) 60V, 70Vdc 이상으로 급상승할 경우, 과전압을 안전한 범위 내로 억제하기 위해 일반적으로 입력단에 추가적인 전압 클램핑 보호 회로가 필요합니다. 하지만 8:1 입력 제품을 선택하면 시스템이 추가 클램핑 회로 없이도 비정상적으로 높은 전압 조건에서 지속적으로 작동할 수 있습니다.

      마찬가지로 48Vin 애플리케이션에서 비정상적인 과도 전압 강하(브라운아웃, brownout)가 발생하여 입력이 갑자기 18V 또는 9V까지 떨어지더라도, 출력 측에는 중단 없이 전력을 계속 공급합니다.

 

출력 트리밍, UVLO 및 유지 시간

      기존의 ±10% 출력 전압 트림 범위와 비교할 때, 이 시리즈는 엔지니어가 외부 저항을 통해 공칭 전압의 +15%에서 -20%까지 출력 전압을 조정할 수 있도록 지원합니다(54V 출력 모델은 +10%에서 -20% 지원). 일반적인 구성도는 아래와 같습니다.

 

CQB150W8 및 CQB100W8 시리즈에는 고급 UVLO(저전압 차단) 보호 기능이 포함되어 있습니다. 이는 작동 중 전단(front-end) 배터리의 심방전을 방지하여 고객의 전체 시스템을 효과적으로 보호합니다. 일반적인 구성도는 아래와 같습니다.

 

또한 CQB150W8 및 CQB100W8 시리즈는 유지 시간(hold-up time) 기능 전용 BUS 핀을 제공하는 "-B" 모델을 지원합니다. BUS 핀은 안전한 전압 레벨을 제공하여 유지 커패시터에 요구되는 정격 전압 기준을 낮춰줍니다. 이를 통해 커패시터 선택의 유연성을 높이고 보드 공간을 절약할 수 있습니다. 입력 전원이 차단되는 경우, CQB100W8 시리즈는 커패시터 C5에 저장된 에너지를 활용하여 작동을 유지합니다. 일반적인 구성도는 아래와 같습니다.

 

기술적 혁신과 효율성

      기술의 발전에 힘입어 주요 반도체 제조업체들은 전력단 MOSFET 및 다이오드 분야에서 상당한 기술적 돌파구를 마련했습니다. 당사의 R&D 엔지니어들은 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 변압기 및 전력 소자의 손실을 예측함으로써, 첨단 전력 반도체와 변압기 인덕턴스를 최적으로 결합했습니다. 이를 통해 도통 손실(conduction losses)과 스위칭 손실의 균형을 맞추고 총 전력 소모를 최소화합니다. 결과적으로 이 모듈은 36V 중간 전압뿐만 아니라 12V, 24V, 36V 및 48V 전체 스펙트럼에 걸쳐 탁월한 효율을 제공하여 다양한 입력 전압 조건에서도 높은 신뢰성과 안정성을 보장합니다. 이러한 성능은 당사의 8:1 입력 DC-DC 컨버터가 기존의 2:1 및 4:1 입력 모듈을 완벽하게 대체 및 업그레이드할 수 있음을 증명합니다.

추가 지원이 필요하시면 Cincon에 문의하십시오.

 

8:1의 이점을 SIP-8 및 DIP-24 패키지로 확장

고출력 8:1 제품에 대한 시장의 긍정적인 반응에 힘입어, Cincon은 초광범위 입력 기술의 이점을 업계에서 널리 사용되는 SIP-8 및 DIP-24 폼 팩터로 확장하기로 결정했습니다.

Cincon은 새로운 SIP-8 초광범위 입력 DC-DC 전원 모듈 라인업을 개발했습니다. Cincon EC2SAW8, EC3SAW8 및 EC4SAW8 절연형 DC-DC 컨버터는 1.65W에서 6W의 정격 전력을 제공하며 12V, 24V 및 48V를 포함한 다양한 공칭 입력 전압과 완벽하게 호환됩니다. 이 시리즈는 9~75VDC의 놀라운 초광범위 입력 전압 범위와 최대 3000VDC의 높은 절연 전압이 특징입니다. -40℃ ~ +105℃의 광범위한 온도 범위에서 안정적인 작동을 보장하며, 무부하 전력 소비는 0.144W까지 낮아집니다. 입력 저전압 차단(UVLO), 출력 단락 보호(SCP) 및 과전류 보호(OCP) 기능을 갖추고 있어 비용 효율성이 매우 뛰어난 전원 솔루션입니다.

동시에 DIP-24 패키지가 적용된 8:1 초광범위 입력 DC-DC 전원 모듈도 함께 출시했습니다. Cincon EC3AW8 및 EC4AW8 절연형 DC-DC 컨버터는 1.98W에서 6W의 전력을 제공하며, 12V, 24V 및 48V 공칭 시스템과의 원활한 호환성을 동일하게 유지합니다. 이 시리즈는 최대 87%의 높은 효율과 강력한 3000Vdc 입출력(I/O) 절연 성능을 제공합니다. UVLO, 과전압 보호(OVP), OCP 및 연속 SCP를 포함한 포괄적인 안전 기능을 갖추고 있습니다. 특히 EMI 성능은 외부 부품 없이도 EN55032 Class A 기준을 충족합니다(간단한 주변 회로를 추가하면 Class B 규격도 쉽게 달성할 수 있습니다).

 

 

이 모든 DC-DC 컨버터는 배포가 매우 직관적이어서 초기 설계 단계는 물론 시스템의 입력, 출력 또는 정격 전력 사양을 변경해야 할 때마다 뛰어난 유연성을 갖춘 "플러그 앤 플레이(plug-and-play)" 솔루션을 제공합니다. 이러한 유연성 덕분에 모든 설계는 완벽한 미래 지향성(future-proofed)을 갖추어 새롭게 떠오르는 시장의 요구에 민첩하게 대응할 수 있습니다.

이 제품들은 다음과 같은 다양한 주요 애플리케이션에 매우 적합합니다:

      ‧ 철도 통신(브릭 시리즈 한정), 제어 및 컴퓨팅 시스템

      ‧ 산업 자동화 및 로봇 제어

      ‧ 5G 통신 시스템

      ‧ 계측 장비 및 방산 전자 시스템

 

추가 지원 문의: sales@cincon.com