16 Gramm, 25x25x16 mm, 3 Watt – das ist Myrra 48000

Myrra baut mit der AC/DC-Wandler-Serie 48000 auf dem Erfolg der Serie 47000 auf. Lassen Sie uns anhand des vorliegenden Beispiels mehrere Merkmale des Wandlers durchgehen.

Der Wandler soll Elektrogeräte mit Mikrocontroller mit einer Nennspannung von 3,3 V versorgen. Der Umgebungstemperaturbereich reicht von -20 bis 80°C. Der Stromverbrauch im Ruhemodus beträgt 20uA, der maximale Stromverbrauch beträgt 250mA.

In diesem Fall haben wir zwei Optionen: Die Verwendung von Modell 48021 oder 48022 + einem linearen oder Schalt-Spannungsregler für 5/3,3V.

Modell 48021

1.Ausgangsspannungsgenauigkeit: E1 = ±5%
2.Lastregelung Ausgangsspannung: E2 = ±5%
3.Dynamische Reaktion, 50-100% Laständerung: ±10% Nennausgangsspannung
4.Regelung Ausgangsspannungsleitung: E3 = ±5%
5.Welligkeit und Rauschen: 200 mV p-p.

Die maximale Betriebsspannung des Mikrocontrollers liegt typischerweise bei 3,6 V, die absolute maximale Spannung beträgt typischerweise 4 V. Eine Stromspannung von mehr als 4 V kann den Mikrocontroller beschädigen.
Im schlimmsten Fall kann die DC-Ausgangsspannung 3,3V + E1 + E2 + E3 = 3,795 V > 3,6 V betragen. Wenn wir eine Überschwingung mit ±0,33 V und eine Welligkeit von 200mV p-p hinzufügen, kann die Ausgangsspannung 4,325V > 4V erreichen. Die kurze Worst-Case-Analyse hat gezeigt, dass Modell 48021 nicht für unser Gerät geeignet ist.

Die wirkliche Ausgangsspannungstoleranz kann besser sein, dies muss jedoch durch Prüfungen und Messungen bestätigt werden – dies ist eine zeitaufwendig Aufgabe.


Modell 48022 + Spannungsregler für  5/3,3V

Diese Variante ist kostenintensiver, wird jedoch mit Sicherheit allen Anforderungen gerecht. Wir müssen ermitteln, ob wir einen linearen oder Schalt-Spannungsregler für 5/3,3V verwenden. Ein linearer Spannungsregler ist günstiger, doch können wir für diesen eine angemessene Kühlung realisieren? 

 Im schlimmsten Fall kann die DC-Ausgangsspannung von 48022 Vout=5V + E1 + E2 + E3= 5 + 5% + 5% + 3% = 5,65 V sein. Die Verlustleistung bei einem maximalen Stromverbrauch von 250 mA beträgt 0,25*(5,65 – 3,3) = 0,59 W. 

Es gilt auf eine maximale Chiptemperatur (Sperrschichttemperatur) von 105°C zu achten, um ein Überhitzen von Komponenten in der Nähe des Spannungsreglers zu verhindern. Für eine Umgebungstemperatur von 80°C benötigen wir einen thermischen Widerstand von weniger als (105-80)/0,59= 42,4 K/W zwischen der Sperrschicht und der Umgebung. Bei Verwendung eines Reglers in einem WDFN-6-Gehäuse mit freiliegendem Pad (thermischer Widerstand zwischen Sperrschicht und Pad 5,4 K/W) benötigen wir ca. 13,5 cm2 bei einer PCB mit 4 Lagen   (AN-2020 Thermal Design By Insight, Not Hindsight).

In diesem Fall ist die Verwendung eines Schalt-Spannungsreglers nicht notwendig, da die erforderliche PCB zur Kühlung des linearen Reglers hinreichend ist. Diese Lösung ist daher technisch sinnvoll. 

Merkmale:

  • Direkter Ersatz für Wandler mit der Größe EE20
  • Ausgangsleistung von 3 W für Umgebungstemperaturen von bis zu 50°C, 2,5 W bei 60°C und 1 W bei 80°C
  • Ausgangsspannung 3,3 bis 24 V
  • Kurzschlussschutz
  • Stand-by-Verbrauch von weniger als 0,15 W
  • Sicherheitsstandards VDE, ENEC, UL


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