12:1/ 8:1 Eingangsspannungsbereich DC/DC

Das Eingangsspannungsfenster sollte anhand des vollständigen Batterieprofils ausgewählt werden und nicht nur anhand der Nennspannung. Die 9–75-VDC-Familien eignen sich für Designs, die niedrigere Bahnbatteriesysteme abdecken müssen, während die 14–160-VDC- und 14,4–160-VDC-Familien den Bereich auf höhere Nennspannungen erweitern. HAE150U und HAE200U arbeiten dauerhaft mit 16–160 VDC und tolerieren transient 12–185 VDC. Auch Einschalt- und Abschaltschwellen, Stoßspannungsgrenzen und die erforderliche Unterbrechungsklasse nach EN 50155 müssen berücksichtigt werden. Diese Faktoren bestimmen, ob ein Wandler über mehrere Batteriesysteme hinweg standardisiert werden kann oder ob separate Eingangsvarianten erforderlich sind.

Gehen Sie zunächst von der Dauerlast, den Wandlungsverlusten und dem zu erwartenden transienten Leistungsbedarf aus und wählen Sie anschließend ein Gehäuseformat, das einen praktikablen Wärmepfad ermöglicht. RCD10U und RCD20U bieten 10 W bzw. 20 W in einem kompakten 1 × 1-Zoll-Format, während RED40U 40 W in einem 2 × 1-Zoll-Modul bereitstellt. QAE40U, QAE60U und QAE100U nutzen das Quarter-Brick-Format, HAE150U und HAE200U das Half-Brick-Format für Systeme mit höherem Leistungsbedarf. URCD- und URED-Versionen bieten gekapselte Montagealternativen. Bevor die Auswahl allein nach der Wattzahl erfolgt, sollten daher verfügbarer Luftstrom, Basisplattentemperatur, Platz für Kühlkörper und Anforderungen an den Kabelanschluss bewertet werden.

Der erforderliche Ansatz hängt davon ab, ob eine integrierte oder extern konfigurierte Hold-up-Lösung bevorzugt wird. URCD10U, URCD20U und URED40U unterstützen EN 50155 Klasse S2 bei Unterbrechungen von 10 ms; Versionen für 20 ms nach Klasse S3 sind optional verfügbar. Ausgewählte boardmontierte RCD-, RED- und QAE-Konfigurationen bieten Bus- oder Hold-up-Anschlüsse, über die externe Kapazität die erforderliche Energie speichern kann. Der Kapazitätswert muss bei minimaler Eingangsspannung und maximaler Last berechnet werden, wobei Wirkungsgrad des Wandlers und zulässiger Ausgangsspannungsabfall zu berücksichtigen sind. Hold-up-Kennlinien und Einschaltverhalten sollten für das genaue Modell geprüft werden, bevor Kondensatorbank und Schutzkomponenten festgelegt werden.

Die Familien RCD, RED, URCD und URED bieten eine Eingang-Ausgang-Isolation von 3.000 VDC, während die Familien QAE und HAE Werte bis 3.000 VAC umfassen. Innerhalb der QAE-Reihe hängt der genaue Wert von der gewählten Eingangsvariante ab; verstärkte und Basisisolationswerte unterscheiden sich je nach Modell. Die Serien erfüllen zudem, soweit spezifiziert, die Anforderungen von EN 50155 und EN 45545-2 sowie die Sicherheitsbestim­mungen nach IEC, EN und UL 62368-1. Diese Werte unterstützen die Trennung zwischen der Batteriespeisung und der nachgeschalteten Schaltung. Sie ersetzen jedoch nicht die Notwendigkeit, Isolationskoordination, Erdung, Abstände und Anforderungen an berührbare Spannungen auf Systemebene für die endgültige Installation zu verifizieren.

Einzelausgangsvarianten reichen von 3,3 VDC bis 53 VDC, während ausgewählte Familien mit geringerer Leistung auch Dualausgänge mit ±5 VDC, ±12 VDC oder ±15 VDC bieten. Die Dualausgangsmodelle eignen sich für analoge Schnittstellen und bipolare Signalaufbereitungsschaltungen, ihre Kreuzregelung sollte jedoch geprüft werden, wenn die positiven und negativen Versorgungsschienen ungleich belastet sind. Bei vielen Einzelausgangsvarianten ist eine externe Spannungseinstellung möglich, wobei der verfügbare Bereich von Serie und Nennausgang abhängt. HAE150U und HAE200U bieten zusätzlich Remote-Sense zur Kompensation von Verteilungsverlusten. Entwickler sollten Ausgangsstrom, kapazitive Last, Ripple, Einstellbereich und Spannungsabfall in der Verdrahtung gemeinsam bewerten, statt nur nach der Nennspannung auszuwählen.

Die thermische Leistung muss bei der niedrigsten Betriebseingangsspannung, maximaler Last und der höchsten zu erwartenden Gehäusetemperatur verifiziert werden. Die meisten boardmontierten und basisplattengekühlten Serien sind für den Betrieb von −40 °C bis +105 °C mit Derating spezifiziert, während die gekapselten URCD- und URED-Einheiten bis +100 °C reichen. Der maßgebliche Grenzwert kann sich auf die Umgebungs-, Gehäuse- oder Basisplattentemperatur beziehen, daher ist der Messpunkt entscheidend. Optionale Kühlkörper und wärmeleitende Basisplattenmontage verringern bei ausgewählten RED-, QAE- und HAE-Modellen die thermische Impedanz. Ein Prototyp sollte in seiner endgültigen Einbaulage und unter den tatsächlichen Luftstrombedingungen getestet werden, um sicherzustellen, dass der relevante Gehäuse- oder Basisplattengrenzwert nicht überschritten wird.

Die Anforderungen an externe Komponenten variieren je nach Serie, Eingangsspannungsbereich und angestrebter EMV-Klasse. Wenn ein Modul nicht intern abgesichert ist, muss eine passend ausgelegte Sicherung in der Eingangszuleitung installiert werden, während die gekapselten URCD- und URED-Modelle mit spezifizierten trägen Eingangssicherungen ausgestattet sind. Um die Emissions- oder Stoßspannungsgrenzwerte nach EN 55032 und EN 50121-3-2 einzuhalten, können Eingangskondensatoren, Transientenspannungsbegrenzer und Filterkomponenten rund um den Wandler erforderlich sein. Zu den verfügbaren internen Schutzfunktionen gehören Überspannungs-, Überlast-, Kurzschluss- und Übertemperaturschutz, diese schützen jedoch den Wandler und nicht das komplette Stromverteilungsnetz. Das endgültige Eingangsnetzwerk sollte daher mit dem exakten Wandlermodell, der Quellimpedanz und der Kabelkonfiguration ausgelegt und getestet werden.