I nuovi alimentatori “open frame” affidabili e performanti

Recom ha recentemente presentato una nuova gamma di alimentatori stabilizzati a singola uscita, RAC48-RAC60, caratterizzati da elevata affidabilità e continuità di rendimento anche alle alte temperature. Scopriamo in dettaglio in questo articolo i due alimentatori che compongono la gamma, evidenziandone le caratteristiche tecniche e i campi di utilizzo.

Introduzione

Come visibile nell’immagine di apertura dell’articolo, i nuovi alimentatori proposti da Recom hanno una struttura di tipo “open frame”, presentano quindi i componenti visibili in modo diretto, e possono pertanto essere alloggiati all’interno di un contenitore o di un circuito, a seconda della specifica applicazione. I dispositivi dispongono di un elevato grado di sicurezza, essendo degli alimentatori di Classe II che pertanto non necessitano di collegamenti per la messa a terra.

I due modelli si distinguono essenzialmente per la potenza di uscita, pari a 48 W nella versione RAC48/OF e 60 W nella versione RAC60/OF (OF è l'acronimo di open frame). Le dimensioni dei moduli sono estremamente compatte, soltanto 2” x 4”, e possono pertanto essere facilmente utilizzati in numerose applicazioni in cui è richiesto un sistema di alimentazione compatto e affidabile. Altri punti di forza di questo componente sono rappresentati dall’elevato rendimento, che può raggiungere e superare la soglia dell’85%, e dalla capacità di operare anche a elevati valori di temperatura ambiente (+50 °C o superiori), anche se con un comportamento leggermente degradato. Questa buona tolleranza nei confronti delle alte temperature è un fattore molto importante, in quanto evita di ricorrere all’utilizzo di ventole o altri sistemi esterni di raffreddamento.

Come anticipato precedentemente, l’uscita di ogni alimentatore è singola, ma sono disponibili versioni con differenti valori della tensione di uscita: 5, 12, 15 e 24 V_DC, con la possibilità di eseguire una regolazione fine mediante trimmer potenziometrico.

Tutti gli alimentatori sono protetti in modo affidabile contro i corto circuiti, le sovratensioni, i sovraccarichi, e dispongono di un isolamento in grado di sopportare fino a 3 kV_AC per oltre un minuto.

Anche il range della tensione in ingresso è molto ampio, essendo compreso tra un minimo di 90 V_AC fino a un massimo di 265 V_AC (tensione alternata), oppure tra un minimo di 127 V_DC e un massimo di 370 V_DC(tensione continua). Ciò consente un utilizzo agevole dei moduli praticamente in tutti i paesi del mondo, potendosi adeguare facilmente alle varie tipologie di tensione di rete presenti.

Non solo, i moduli RAC48/OF e RAC60/OF presentano anche una buona affidabilità in condizioni di tensione in ingresso fortemente oscillante o, più in generale, in presenza di una tensione di rete di cattiva qualità. Il tempo di hold-up (cioè il tempo di esclusione dalla rete nei casi sopracitati), in presenza di carico e con tensione in ingresso pari a 230 V_AC,è infatti pari a circa 60 ms, un tempo più che sufficiente per assorbire le oscillazioni presenti anche sulle peggiori reti elettriche.

I nuovi moduli di Recom sono molto avanzati anche dal punto di vista dell’efficienza energetica. L’assorbimento a vuoto, in condizioni di carico assente, è inferiore a 0,5 W, un valore in grado di soddisfare anche i più stringenti requisiti imposti dalla direttiva europea ErP (direttiva per gli “Energy Related Products”, nota anche come Direttiva 2009/125/CE).

Come anticipato precedentemente, il componente è in grado di operare con un range di temperatura ambiente molto esteso, compreso tra -20 °C e +70 °C (come vedremo successivamente, oltre i +50 °C il comportamento del componente risulta leggermente degradato).

Come consuetudine dei prodotti Recom, la garanzia fornita dal costruttore ha la durata di 3 anni. Gli alimentatori sono costruiti con componenti di alta qualità e primissima scelta, consentendo di allungare notevolmente il valore di MTBF (circa 450,000 ore di funzionamento senza guasti).

Entrambe le serie di alimentatori sono certificate conformi alle norme: EN 55022 EMC (classe B), IEC 60950-1 CB Report, EMC+ LVD CE, FCC ed UL.

Caratteristiche elettriche

Le caratteristiche elettriche degli alimentatori stabilizzati della serie RACxx/OF possono essere così sintetizzate:

alimentatori di Classe II con tensione in ingresso V_AC/V_DC e tensione in uscita continua;
struttura di tipo open frame, quindi priva di involucro contenitore;
potenza in uscita pari a 60 W (nella versione RAC60/OF) oppure 48 W (nella versione RAC48/OF);
range universale della tensione in ingresso (90-265 V_AC, oppure 127-370 V_DC) adattabile a tutti i tipi di standard mondiali;
dimensioni estremamente compatte (4” x 2”);
isolamento fino a 3 kV_AC;
protezione contro il circuito aperto, contro il corto circuito, e contro le sovra tensioni;
uscita in continua totalmente protetta;
tensione di uscita regolabile tramite trimmer potenziometrico in modo tale da compensare eventuali cadute di tensione sul collegamento di uscita;
certificazioni CB, CE, EN-55022, EN-55024, UL-60950-1 (in attesa), EN-60950-1 (in attesa);
assorbimento nella modalità standby inferiore a 0,5 W, conforme alle normative ErP.

Una descrizione esauriente di tutti i parametri elettrici è contenuta all’interno della tabella seguente:

Caratteristiche elettriche riferite alla temperatura di 25 °C e tensione in ingresso pari a 230 V_AC
Range tensione in ingresso		90-265 V_AC oppure 127-370 V_DC
Potenza massima		60 W (48 W nella versione RAC48)
Range frequenza in ingresso (in caso di alimentazione aleternata)		47-63 Hz
Corrente in ingresso (con carico collegato)	115 V_AC	30 A
Corrente in ingresso (con carico collegato)	230 V_AC	60 A
Corrente di spunto (accensione a freddo)	115 V_AC	30 A
Corrente di spunto (accensione a freddo)	230 V_AC	60 A
Assorbimento senza carico		Inferiore a 0,5 W
Tempo di start-up (a freddo)		Inferiore a 500 ms
Hold time	115 V_ACcon carico collegato	13 ms
Hold time	230 V_ACcon carico collegato	60 ms
Corrente di leakage	240 V_AC	Minore di 0,75 mA
Accuratezza tensione di uscita	24 V_DC	± 1 %
Accuratezza tensione di uscita	5,12, 15 V_DC	± 2 %
Ripple in uscita	5 V_DC	80 mv picco-picco max.
Tensione di isolamento		3 kV_AC/1 minuto
Resistenza di isolamento	115 V_AC	100 MΩ
Protezione contro il corto circuito		Hiccup-mode, restart automatico
Protezione contro le sovratensioni	5 V_DC	5,75-6,5 V_DC
Protezione contro le sovratensioni	12 V_DC	13,5-15 V_DC
Protezione contro le sovratensioni	15 V_DC	16,9-18,75 V_DC
Protezione contro le sovratensioni	24 V_DC	27-30 V_DC
Protezione contro i sovraccarichi		Da 115% a 150% della potenza nominale di uscita
Range di temperatura operativo	con carico, senza derating	Da -20°C a +50°C
Range di temperatura operativo	con carico e con derating	Da -20°C a +70°C
Temperatura di stoccaggio		Da -40°C a +80°C
Umidità operativa	Senza condensa	Compresa tra 20% e 90% RH
Umidità di stoccaggio		Compresa tra 10% e 90% RH
Resistenza alle vibrazioni		10-500Hz, 2G, 10 Min. lungo gli assi X, Y e Z
Peso		145 g
Dimensioni (Larghezza x Altezza x Profondità)		101,6 x 50,8 x 30mm
MTBF	(utilizzando lo standard MIL-HDBK-217F, a 25°C)	>450 x 10³ ore

Le versioni RAC48/OF e RAC60/OF

L’alimentatore stabilizzato RAC60/OF è disponibile in diverse versioni che si differenziano tra loro in base al valore della tensione in uscita. Le caratteristiche delle versioni disponibili sono riassunte nella seguente tabella:

Part number	Tensioni in ingresso (V_AC)	Tensione in uscita (V_DC)	Range corrente di uscita (A)	Range regolazione tensione uscita (V)	Potenza in uscita (W)	Rendimento
RAC60-5S/OF	90-264	5	0-10	4,5 – 5,5	50	80
RAC60-12S/OF	90-264	12	0-5	10 – 13	60	83
RAC60-15S/OF	90-264	15	0-4	13,5 – 18	60	84
RAC60-24S/OF	90-264	24	0-2,5	22 – 27	60	85

Le versioni disponibili per il componente RAC48 sono invece riassunte nella seguente tabella:

Part number	Tensioni in ingresso (V_AC)	Tensione in uscita (V_DC)	Range corrente di uscita (A)	Range regolazione tensione uscita (V)	Potenza in uscita (W)	Rendimento
RAC48-5S/OF	90-264	5	0-8	4,5 – 5,5	40	79
RAC48-12S/OF	90-264	12	0-4	10 – 13	48	82
RAC48-15S/OF	90-264	15	0-3,2	13,5 – 18	48	84
RAC48-24S/OF	90-264	24	0-2	22 – 27	48	85

Il derating

Gli alimentatori stabilizzati Recom RAC48/OF e RAC60/OF si comportano ottimamente anche al crescere della temperatura ambiente. In particolare, fino a una temperatura ambiente di 50 °C, il 100% della potenza nominale rimane disponibile all’uscita del componente. Oltre questa temperatura, e fino a circa 70 °C, si entra in una modalità di funzionamento degradato, in cui la potenza di uscita decresce linearmente, in valore percentuale, fino al 50%. Questa notevole caratteristica consente di utilizzare gli alimentatori anche in condizioni transitorie di elevata temperatura ambiente senza dover ricorrere a sistemi di ventilazione esterni.

Il comportamento di derating è ben rappresentato nel seguente grafico:

Package e pinout

Nell’immagine seguente è possibile osservare visivamente gIi ingombri del dispositivo ed il relativo pinout, peraltro particolarmente semplice. Oltre ai due connettori di ingresso e uscita (CN1 e CN2, rispettivamente), possiamo notare la presenza del trimmer per la regolazione fine della tensione di uscita, e il led di alimentazione. Si noti come i fori di fissaggio A e B debbano essere collegati a terra per esigenze di EMI.

Conclusioni

I nuovi alimentatori open frame di classe II RAC60/OF e RAC48/OF rappresentano una soluzione compatta, universale, caratterizzata da un rendimento e da un livello di isolamento particolarmente elevati. L’eccellente rendimento e l’ampio range operativo di temperatura completano il profilo del prodotto, particolarmente adatto in applicazioni quali sistemi di controllo industriali, apparecchiature di misura e test, e dispositivi ad elevata efficienza energetica.