RP-0505D — компактный изолированный DC/DC-преобразователь от компании Recom Power

Для одного из проектов были приобретены и протестированы модули DC/DC-преобразователя RP-0505D. Модель RP-0505D от компании Recom Power представляет собой компактный изолированный преобразователь, предназначенный для трансформации входного напряжения 5 В в двухполярное ±5 В

Модуль относится к серии ECONOLINE (RP) и широко используется в электронике, где нужна гальваническая развязка.


Что касается применения — деталь довольно специфическая, но давайте по порядку, начнём с технических характеристик. У меня версия с входным напряжением 5 В и выходом ±5 В, ±100 мА.

Основные характеристики
Входное напряжение: 4.5–5.5 В
Выход: +5 В и -5 В (двухполярный)
Мощность: 1 Вт
Ток: до 100 мА на канал
КПД: ~74–76%
Изоляция: до 5.2 кВ
Температурный диапазон: -40…+85°C
Корпус: SIP-7 (сквозной монтаж)

Этот вариант DC/DC-преобразователя не является высокомощным преобразователем, но его заявленная мощность 1 Вт достаточная для текущей задачи.
Так же перед заказом большой партии решено было заказать десяток штук на проверку характеристик.
Что интересовало
1. проверка на пробой 1000 В
2. время нарастания-время спада напряжения, тут много зависит от входной-выходной емкости.
3. диапазон рабочих напряжений, наличие какой-либо стабилизации.
3. нагрев под текущей нагрузкой, около 50-70 мА
4. Работа на нагрузке выше заявленной в характеристиках.

Была собрана плата для тестирования по схеме из даташита с одним отличием: на выходе вместо рекомендованных керамических конденсаторов использовались электролитические. Схема испытательного стенда представляет собой гибрид двух решений.
Позже электролитические конденсаторы будут удалены, и я дополнительно проведу измерения с керамическими. Однако на данном этапе меня и заказчика интересовало, как преобразователь будет работать именно с электролитическими конденсаторами


По заявленным параметрам преобразователь без проблем соответствует характеристикам из даташита
ссылка.

Однако до конца не ясно, в каких реальных пределах модуль сохраняет работоспособность и каким образом реализована стабилизация напряжения, если она вообще предусмотрена. Также представляло интерес его поведение при полном коротком замыкании.

Тестирование я решил начать с самого простого, проверка преобразователя на пробой.
Тест прошел с легкостью, полное отсутствие проводимости как относительно земли так и относительно плюса/минуса питания.
Хорошо, что тут не понадобилась проверка изоляции на 5 кВ — иначе я бы просто слился с проекта
У меня ни щупов под 5 кВ нет, ни мегомметра на 5 кВ. А покупать всё это ради одного заказа — ну такое… оно потом будет лежать без дела и пылиться.

Второе — проверка скорости срабатывания: как быстро появляется напряжение на выходе относительно появления на входе.

Жёлтый луч — это первый канал, на нём показан выход преобразователя. Синий — второй канал осциллографа, это вход преобразователя.

Так как в тестах использовался изолированный дифференциальный щуп, а у таких щупов бывают задержки, первая и вторая осциллограммы — это проверка самого щупа на сигнале 1 кГц(номер 1 и 2).
Задержка полностью отсутствуют, и сигналы наложены друг на друга.
Последующие осциллограммы уже сняты с самого преобразователя DC/DC, при подаче входного напряжения и при снятии входного напряжения.
Преобразователь работает на нагрузку, током 50мА на канал.
Это работа выхода минусового выхода, я не прикладывал подробные осциллограммы, так как измерения показали что выходы почти зеркальны.

Таблица измерений на холостом ходу и под нагрузкой (ток 50 мА по положительному и отрицательному плечу преобразователя).
Как таковая стабилизация отсутствует.

Проверка нагрева при замкнутых выходах (на землю и между собой).
Также проведена проверка температуры в рабочем режиме (5 В, 50 мА).
После длительного (около 10 минут) замыкания и его снятия работа преобразователя восстановилась. При замкнутых выходах ток потребления составил около 350 мА.

Ещё немного о пульсациях, наводках и измерениях.
На осциллограммах соблюдены одинаковые условия: питание 5 В, нагрузка на оба плеча — по 50 мА. При измерениях полоса осциллографа была ограничена до 20 МГц.

Жёлтый канал — измерения высоковольтным дифференциальным щупом. У него относительно высокий собственный шум и коэффициент деления 1:100.

Синий канал — измерения обычным щупом с делением 1:10. У него собственные шумы заметно ниже, но при таком способе измерения не корректны, так как присутствует общая земля от внешнего питания и земля осциллографа. (я сделаю дополнительные измерения запитав осциллограф от повербанка)
Пульсации удовлетворительные, к сожалению нет в наличии низковольтного дифференциального щупа, что бы сделать измерения с минимальным уровнем шумов.


Поэтому проведем измерение, подключим осциллограф питание от повербанк. не подключая общую землю осциллографа и питание схемы.
К второму синему каналу подключим щуп 1:1, 5 В, нагрузка на оба плеча — по 50 мА
Для разнообразия измерения сделал в минусовом плече преобразователя.
Пропали самые высокочастотные наводки и осциллограммы измерений более чистые.
Оба плеча преобразователя без нагрузки.
На осциллограммах также заметно проникновение переключение шима, эти выбросы в пределах допустимого, но с ними еще можно побороться.

Проверка при максимальных токах выше заявленных характеристик
Входное напряжение 5.0 В ток в плюсовом плече 45мА, в минусовом плече 245мА.
общий ток потребления схемы около 400мА
Тут я решил продолжить измерения в минусовом плече, просто для разнообразия.
Под такой нагрузкой преобразователь уже слабо справляется, напряжение на выходе упало до 4.2 В, высокочастотные пульсации выросли более чем в два раза.+-
Модуль нагревается примерно до 75 °C. Это не критично, но данная информация приведена для понимания температурных режимов работы при повышенных токах потребления.

Выводы:
Модуль изолированного DC/DC-преобразователя с входным напряжением 5 В и двухполярным выходом ±5 В соответствует заявленным характеристикам — по крайней мере в той части, которую удалось проверить. На сайте mouser есть файл библиотеки под KiCad(и под другие популярные программы).
Для поставленных задач модуль подходит полностью, даже с запасом. Единственный заметный минус — его стоимость.
Модуль можно рекомендовать к применению в конструкциях, где требуется изолированное питание.

P.S. Я попытался разобрать один модуль, но ничего хорошего из этого не вышло — в итоге осталась лишь кучка мусора. Модуль полностью залит довольно твёрдым компаундом, сама электроника выполнена на двухсторонней плате, и при попытке сковырнуть или спиливать компаунд компоненты легко повреждаются (да и особого смысла аккуратно всё выпиливать не было).
Такая конструкция, обеспечивает хорошую устойчивость к механическим воздействиям, а также к повышенной влажности и температуре.

P.S.2 Искусственный интеллект в фотографиях и тексте не использовался, возможны очепятки и описки )))).

На этом не запланированный обзор можно заканчивать, по традиции на вопросы отвечу, обзор дополню. Измерения делал для себя и заказчика, а потом подумал, что мешает на полученных результатах сделать обзор, возможно кому то такие модули понадобятся.

Спонсор настроения написания обзора на отдыхе ))))