Recom RAC02/03: i convertitori AC/DC affidabili anche alle basse temperature

RECOM ha recentemente immesso sul mercato una nuova famiglia di convertitori AC/DC di bassa potenza, con uscite nominali pari a 2 e 3W. L'innovazione principale apportata da questa serie è rappresentata dal suo range di temperatura esteso, che consente ai moduli di operare efficacemente anche in presenza di temperature esterne fino a -40 °C.

Introduzione

I nuovi convertitori AC/DC lanciati da Recom, appartenenti alle serie RAC02-SE/277 e RAC03-SE/277, presentano la caratteristica principale di poter essere utilizzati in aree con bassissime temperature, fino a -40 °C, mantenendo nel contempo un elevato livello di efficienza e affidabilità.
I moduli appartenenti alle serie RAC02-SE/277 e RAC03-SE/277 sono anche dotati di dimensioni estremamente compatte, con un ingombro in altezza pari a soli 18 mm. La tensione in ingresso, sia di tipo alternato che continuo, può assumere un ampio range di valori: da 85 a 305 V_AC nel caso di tensioni alternate, e da 120 a 430 V_CC nel caso di tensioni continue.
Le tensioni in uscita sono invece disponibili nei seguenti formati: 3,3 V_CC, 5 V_CC, 12 V_CC, e 24 V_CC.
Nello stato operativo idle, i moduli assorbono una potenza massima pari a 40 mW (che si riduce sino a 30 mW nelle versioni RAC03-SE_277, sia wired che non), e sono pertanto particolarmente adatti per fornire l'alimentazione a sensori o ad altri dispositivi in grado di funzionare in standby per lunghi periodi. Le versioni di modulo con potenza di uscita pari a 2 W, oltre che nella normale versione con package DIP e pinout standard, sono anche disponibili in una comoda versione con fili di collegamento già cablati. Nell'immagine seguente si può osservare proprio questa particolare versione, il cui part number è riconoscibile dalla presenza della lettera W ("wired").

Altra caratteristica rimarchevole di questi nuovi convertitori è, come da tradizione Recom, un grado di isolamento particolarmente elevato, in grado di sopportare l'applicazione di picchi di tensione pari a 3 kVAC per almeno un minuto.
Grazie alla presenza di un filtro integrato in ingresso, i moduli sono tutti conformi ai requisiti previsti dallo standard EN55022 Classe B. Ciò permette ai moduli, tra l'altro, di essere impiegati senza necessità di aggiungere alcun componente esterno, con l'aggiunta di una protezione completa dai corto circuiti, e il riavvio automatico a seguito della rimozione del guasto.
Tutti i moduli sono inoltre certificati in accordo con le norme IEC/EN/UL 60950, e sono accompagnati da una garanzia di 3 anni.

Caratteristiche tecniche

Le principali caratteristiche tecniche dei convertitori Recom appartenenti alle famiglie RAC02-SE/277 e RAC03-SE/277 sono le seguenti:

assorbimento di potenza massimo, in condizioni di carico nello stato idle o stand-by, pari a 30 mW (35 mW per le versioni RAC02-SE/277, e 40 mW per la versione RAC03-SER/277);
elevato grado di efficienza, che può raggiungere (in funzione della versione e della tensione di uscita), un valore pari a 80 %;
isolamento tra ingresso e uscita in grado di sopportare picchi di tensione fino a 3kV_AC per almeno 1 minuto;
sistema di protezione dai corto circuiti e dalle sovra tensioni, con ripristino automatico delle funzionalità dopo la rimozione della condizione di fault;
range di temperatura esteso, con operatività del convertitore garantita da -40 °C a +85 °C;
ampio range della tensione alternata in ingresso (da 85 a 305 V_AC), in grado di adattarsi a tutti gli standard di fornitura dell'energia elettrica presenti nel mondo.

Nell'immagine seguente è visibile la versione RAC03-SER/277 (identificabile dalla presenza della lettera 'R' nel part number), la quale si differenzia dalle altre per la particolare conformazione cilindrica del suo contenitore.

Nella tabella seguente sono invece riportate le caratteristiche di base dei convertitori, misurate nelle seguenti condizioni:

temperatura ambiente T_A = 25 °C;
tensione di ingresso nominale pari a 115 V_AC oppure 230 V_AC;
presenza del carico;
fase di warm-up già completata.

CARATTERISTICHE DI BASE
Parametro	Condizioni	Minimo	Tipico	Massimo
Range tensione in ingresso		85 V_AC 120 V_DC		305 V_AC 430 V_DC
Corrente in ingresso	pieno carico, 115 V_ACpieno carico, 230 V_AC		47 mA 30 mA
Corrente di spunto	avvio a freddo a 25 °C, 115 V_ACavvio a freddo a 25 °C, 230 V_AC			15 A 30 A
Assorbimento senza carico	85-305V_AC, 47-440Hz			35 mW
Range frequenza in ingresso	ingresso AC	47 Hz		440 Hz
Tempo di hold-up	115 V_AC	18 ms
Range di frequenze operative	100% del carico alla tensione nominale V_in		55 kHz
Efficienza	fino al 76%, variabile a seconda del modello
Carico minimo			2%
Ripple e rumore in uscita ⁽¹⁾	3,3V 5V, 12V, 24V			300 mV_p-p 250 mV_p-p

Note:

⁽¹⁾ Il ripple e il rumore corrispondono ai massimi valori di tensione picco-picco misurati all'uscita con una larghezza di banda di 20 MHz, al valore di tensione indicato in tabella, in condizioni di pieno carico, e con un condensatore elettrolitico da 47 µF a basso ESR in parallelo con un condensatore ceramico da 0,1 µF collegati sull'uscita.

L'immagine seguente, riferita al convertitore RAC02-SE/277, mostra i grafici relativi all'andamento dell'efficienza in funzione del carico. Sull'asse orizzontale è riportata la corrente in uscita dal convertitore, misurata in Ampere, mentre sull'asse verticale è indicato il valore di efficienza, espresso in percentuale. Sono poi visibili gli andamenti di tre curve, corrispondenti alle tensioni di ingresso, rispettivamente: 115 V_AC, 230 V_AC, e 277 V_AC. Dall'analisi di queste curve si evince che l'efficienza tende al valore massimo, di poco inferiore all'80%, in prossimità dei valori maggiori di corrente in uscita.

Nella seguente tabella sono invece indicati i valori relativi ai dati di stabilizzazione:

STABILIZZAZIONE
Parametro	Condizioni	Valore
Tolleranza tensione di uscita ⁽²⁾		±6% maxssimo
Stabilizzazione linea di tensione	linea dal valore basso a alto, a pieno carico	±1,5% maxssimo
Stabilizzazione tensione sul carico	carico da 2% a 100%	±6% tipico

Note:

⁽²⁾ Include l'accuratezza della tensione iniziale, la deriva termica, la stabilizzazione della linea e del carico alla tensione in ingresso e alle condizioni di carico indicate.

Vediamo ora più in dettaglio i sistemi di protezione offerti da questi regolatori, un aspetto solo accennato in precedenza:

SISTEMI DI PROTEZIONE
Parametro	Tipo	Valore
Protezione dai corto circuiti (SCP)		sempre attiva, con riavvio automatico
Protezione dalle sovra tensioni (OVP)	limitazione con diodo Zener	110% - 140%
Limitazione delle sovra correnti		110% - 190%
Isolamento dalle tensioni		3 kV_AC per almeno 1 minuto
Resistenza di isolamento
Corrente di dispersione	85-305 V_AC, 47-440 Hz	10 µA, massima

Sono raccomandati l'utilizzo di un fusibile da 1A collegato alla linea di ingresso, e di un varistore conforme alle norme IEC-61051-2, come indicato nello schema elettrico seguente:

I parametri elettrici relativi alle condizioni ambientali sono invece i seguenti:

PARAMETRI AMBIENTALI
Parametro	Condizioni	Valore
Range di temperatura operativa	230 V_AC, con derating (si vedano le due immagini successive)	da -40 °C a +85 °C
Temperatura massima contenitore		+105 °C
Impedenza termica		8,5 °C/W, tipico
Grado di umidità	senza condensazione	5% - 95% RH, massimo
MTBF	MIL-HDBK-217F, 115 V_AC, +25°C MIL-HDBK-217F, 230 V_AC, +25°C	2238 x 10³ ore 1670 x 10³ ore

Per quanto riguarda le curve di derating, possiamo osservarle nelle due immagini seguenti. La prima è riferita a tensioni in ingresso comprese tra 85 e 140 V_AC, la seconda a tensioni in ingresso comprese tra 140 e 305 V_AC.

Nella sezione seguente sono presenti i link alla homepage del sito Recom, e a tutti i datasheet delle nuove serie di convertitori presentati nell'articolo, dove possono essere reperiti i part number delle varie versioni e tutte le informazioni necessarie.