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Densidad extremadamente alta

Al igual que en el sector electrónico,  la tendencia hacia densidades  cada vez mayores se experimenta  también en los convertidores CC/  CC. Es así como el convertidor de  potenica baja RI3 recientemente  presentado alcanza una potencia  tres veces mayor que su antecesor  presentado hace unos 15 años,  con dimensiones casi idénticas.  Con ocasión de la feria electronica  2016, Recom se enfoca ahora en  el rango de potencia de 20 a 120  W con aspectos bastante similares  y se enfoca junto a las aplicaciones  exigentes de la industria particularmente  en la tecnología ferroviaria. 

Se podría decir que la densidad  de potencia de los convertidores  CC/CC se duplica aproximadamente  cada 10 años. Para los usuarios  implica esto que obtienen un rendimiento  doble con idénticas formas  constructivas o bien un volumen  reducido a la mitad, con potencia  idéntica. Dos ejemplos recientes:  Cuando Recom lanzó al mercado  hace casi 15 años la serie RO en  una carcasa SIP4 (single-in-line-4  pin), su rendimiento alcanzó 1 W.  Tres generaciones después, la serie  RI3 recientemente presentada ofrece  3 W con una forma constructiva  virtualmente idéntica. Lo mismo se  aplica para clases de potencia superiores.  Si hace casi dos décadas  se necesitaba una carcasa de 76 x  66 mm para un convertidor de alta  calidad de 40 W, los convertidores  de hoy en día, como la serie RPA60  recientemente lanzada al mercado,  brindan un 50 % más de potencia  con una carcasa que mide apenas  2 x 1 pulgada.

Tendencia a la miniaturización  topa con  límites 

Seguir con esta tendencia no es  una tarea menor. Es cierto que las  frecuencias de conmutación de los  convertidores pueden aumentarse  dentro de un margen limitado para  ahorrar espacio mediante capacidades  e inductividades más pequeñas.  Componentes novedosos  como MLCCs (Multi-Layer Ceramic  Capacitor) y las tecnologías innovadoras  de semiconductores de SiC,  pasando por GaN hasta el HEMT  (High Electron Mobility Transistors),  podrían dar impulsos adicionales  en el futuro. Pero el problema base  sigue siendo el mismo: Se debe  evacuar al entorno la potencia de  pérdida generada en el convertidor.  Esto puede resultar particularmente  complicado cuando el  convertidor ha sido concebido para  temperaturas de servicio mayores  al sistema electrónico circundante.  Pero las posibilidades de una  gestión térmica eficiente son limitadas.  La ventilación forzada  se topa rápidamente con límites  cuando las condiciones de aplicación  requieren una carcasa herméticamente  cerrada o cuando se  debe evitar el ruido de ventilación.  Aunque es cierto que disipadores  más grandes y pistas conductoras  son sumamente útiles para reducir  la resistencia térmica de un convertidor,  el espacio ahorrado se  volvería a perder en gran parte.  Es por ello que el enfoque del  desarrollo de convertidores CC/  CC debe apuntar en la complementación  de la mayor densidad  mediante una mejorada eficiencia,  para reducir la generación de calor  “en su fuente”. ¡Pero también aquí  se alcanzan lentamente los límites  físicos, aunque cada punto porcentual  más del rango común de 85 a  90 % reduce el calor de pérdida en  aprox. 10 %! 

Densidad de potencia  se eleva a 4,5 W/cm³ 

Con ocasión de la feria electronica  2016, Recom lanza cuatro  series de convertidores nuevamente  desarrollados al mercado que  están disponibles con potencias  de 20, 30, 60 y 120 W y cuentan  con hasta 4,5 W/cm³ con la mayor  densidad de potencia actualmente  disponible (Figura 2).  Esto fue posible sobre todo  mediante la implementación de  un transformador planar altamente  eficiente y muy compacto que  permite además un proceso de  fabricación completamente automatizado  Los nuevos convertidores alcanzan  valores altos para el grado de  rendimiento en sus respectivas clases  de potencia. La serie RPA60 alojada  en una pequeña carcasa de 2  x 1 pulgada sobrepasa la marca de  93 % en el pico. Especial atención  prestó Recom en que los valores  de pico no se alcanzan solamente  con carga plena, sino también en  el rango de 40 a 80 % que es de  particular importancia para el uso  práctico.  Cuando se requieren por ejemplo  solo 45 W en una aplicación,  un convertidor de 60 W se ocupa  solo en un 75 %. Pero cuando  se trata de un valor de pico que  se alcanza solo esporádicamente,  baja el índice medio de ocupación  rápidamente a un 50 %. Pero cuando  el grado de rendimiento está  notablemente debajo de la carga  plena, la pérdida de potencia y  la generación de calor resultarían  mayor a lo que se piensa. Por esta  razón se le recomienda encarecidamente  a los usuarios que observen  no solamente los valores de pico  indicados en negritas en las hojas  de datos técnicos cuando evalúan  el grado de rendimiento, sino que  revisen también el ciclo completo  de margen de carga relevante para  la aplicación.  Porque particularmente en el  margen de carga inferior se ven  considerables diferencias entre los  convertidores de diferentes fabricantes,  a pesar de alcanzar valores  de pico casi idénticos. La nueva  serie RPA60 se manifiesta con resultados  ejemplares y suministra  valores excepcionales que van más  allá del 90 % con tan solo 30 % de carga

Buena relación en calidad  y precio 

Los nuevos convertidores CC/CC  han sido concebidos particularmente  para exigentes aplicaciones  industriales y cuentan junto al certificado  UL 60950-1 también con la  certificación EN50155 que se necesita  para vehículos ferro-viarios. A  pesar de ello han sido calculados a  un precio sumamente conveniente.  Las series RPA20 & 30 tienen  entradas de 4:1 en el rango de  9 hasta 36 V y están disponibles  con tensiones de 3,3 V, 5 V, 12 V  y 15V con salida única o bien ±12  V y ±15 V con salida dual. La serie  RPA60 está disponible con salida  única de 5 V, 12 V, 15 V y 24 V. La  serie RPH120H cuenta con entradas  de 3:1 con valor nominal 110  V (53 V hasta 154 V) y suministra  tensiones de 12 V, 15 V y 24 V en  la salida. En todos los tipos puede  atenuarse la tensión de salida mediante  conmutación externa hasta  en un ±10 %.  La serie RPA120 cuenta con aislamiento  reforzado de hasta 3000  V CC. Las versiones más pequeñas  están aisladas hasta 1500 V CC o  bien 1600 V CC. Todos los convertidores  pueden controlarse en  forma externa con lógica positiva o   negativa. Están protegidos contra  sobrecalentamiento, cortocircuito,  sobrecarga y sobretensión y trabajan  también sin carga en forma  fiable.  El MTBF está especificado según  MIL-HDBK-217F y alcanza aprox.  6 millones de horas para la serie  RPA60-FW. El servicio se permite  para este módulo hasta una altura  de 4500 metros. La temperatura de  servicio cubre un rango de -40°C  y +105°C bajo consideración del  derating.  Ambas series RPA20-AW (20 W)  y RPA30-AW (30 W) tienen dimensiones  de 25,4 mm x 25,4 mm x  10,2 mm sin disipador (1×1 pulgada).  La serie RPA60-FW-tiene una  carcasa de 2×1 pulgada y tiene  una potencia de 60 W, mientras la  serie RPA120H-RW alcanza un rendimiento  doble con dimensiones  de 57,9 mm x 61,0 mm (1/2 Brick).  Todos los convertidores pueden  suministrarse con disipadores premontados  (sufijo HC).  Recom suministra todos los convertidores  con una garantía de 3  años. Sobre la base de los datos de  rendimiento, la nueva familia presenta  una relación calidad/precio  sumamente atractiva. Los convertidores  de 60 W ya están disponibles  a aprox. 40 euros por unidad en  caso de una compra mínima de  100 unidades. Primeras muestras  ya están disponibles en los canales  de distribución. 


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convertidor de densidad


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