NE_15_2008.pdf

СОДЕРЖАНИЕ

№15 (61), 2008 г.

КОМПОНЕНТЫ

Информационно-технический

журнал.

ОТВЕТСТВЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Электронные компоненты для высоконадежных приложений

Илья Фурман .....................................................................................3

Учредитель – ЗАО «КОмпэл»

УПРАВлЕНИЕ ПИТАНИЕМ (ОТВЕТСТВЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ)

Издается с 2005 г.

TPS2359 – контроллер управления электропитанием двух модулей

AdvancedMC (Texas Instruments)

Константин Староверов ....................................................................5

Свидетельство о регистрации:

пИ № ФС77-19835

СИлОВАЯ ЭлЕКТРОНИКА (ОТВЕТСТВЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ)

Hi-Rel DC/DC-преобразователи и сетевые фильтры International

Rectifier

Евгений Звонарев ..............................................................................9

Редактор:

Геннадий Каневский

vesti@compel.ru

Выпускающий редактор:

Анна Кузьмина

БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОлОГИИ (ОТВЕТСТВЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ)

СС2520 – новый ZigBee-трансивер TI для экстремальных

условий эксплуатации (Texas Instruments)

Олег Пушкарев ................................................................................15

Редакционная коллегия:

Андрей Агеноров

Алексей Гуторов

Евгений Звонарев

Сергей Кривандин

Валерий Куликов

Александр Райхман

Борис Рудяк

Игорь Таранков

Илья Фурман

АНАлОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ

TPS40210 и TPS40211 – новые контроллеры для построения

повышающих DC/DC-преобразователей (Texas Instruments)

Дмитрий Еськин ..............................................................................19

РЕлЕ

Высокочастотные реле компании Omron – G6Z, G6W

Александр Райхман .........................................................................21

Дизайн, графика, верстка:

Елена Георгадзе

Владимир писанко

Евгений Торочков

ДАТЧИКИ

Оптические датчики уровня жидкости

(Honeywell)

Андрей Еманов ................................................................................22

Распространение:

Анна Кузьмина

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Электронная подписка:

www.compeljournal.ru

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Отпечатано:

«Гран при»

г. Рыбинск

Подключение сигнальных цепей в мощных преобразовательных

устройствах (Semikron)

Андрей Колпаков .............................................................................25

ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ

Тираж – 1500 экз.

СТРАНИцА ГЕОРГИЯ КЕллА

Подписано в печать:

23 октября 2008 г.

TDK-Lambda: портрет компании ....................................................30

ВОПРОСЫ ЧИТАТЕлЕЙ .........................................................................31

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №15, 2008

ОТ РЕДАКТОРА

Уважаемые

читатели!

Есть известное по-

ложение: «Если

бы не было конку-

ренции – ее надо

было бы выду-

мать». То же са-

мое можно сказать

и о наступающем по всем фронтам

экономическом кризисе. Начавшись

в финансовой сфере, он постепен-

но распространяется и на производ-

ственную, в том числе и на электрон-

ную отрасль. Думается, кризис, как и

диабет – не столько болезнь, сколько

образ жизни. Он учит думать и вести

себя правильно.

перевести производство электро-

ники целиком на отечественную эле-

ментную базу – задача если и не со-

всем утопическая, то требующая для

своего решения не одного года, а

как минимум, десятка лет. поэтому

электронные компоненты для отече-

ственных разработок будут и далее

в основном закупаться на мировом

рынке и поставляться в Россию дис-

трибьюторскими компаниями. Одна-

ко, поскольку кризис может в первую

очередь затронуть крупных произво-

дителей элементной базы, как более

тесно связанных с государственны-

ми заказами и их инвестированием

со стороны государства и крупных

частных финансовых структур, раз-

работчикам электроники следует еще

на первом этапе разработки преду-

сматривать, где это возможно, аль-

тернативные решения по комплек-

тации. Благо выбор компонентов на

мировом рынке огромен. Творческие

коллективы разработчиков, умеющие

гибко перестраивать работу в соот-

ветствии с меняющейся конъюнкту-

рой рынка, окажутся в выигрыше.

Какие отрасли сократят произ-

водство, а какие останутся на плаву?

логично предположить, что, напри-

мер, производство предметов роско-

ши значительно упадет. В связи с со-

кращением частного строительства

вряд ли будет себя уверенно чув-

ствовать рынок бытовой автоматиза-

ции (системы «умного дома»). В то

же время военная и аэрокосмическая

электроника, индустриальная автома-

тика, производство охранных систем,

электроника для нефте- и газодобы-

чи и переработки продолжат разви-

тие. Однако на первый план выйдет

вопрос энергосбережения – компо-

ненты с низким энергопотреблени-

ем, экономичные источники питания,

альтернативные источники энергии

(и, соответственно, преобразователи

для них).

В этом первом «кризисном» номе-

ре журнала мы выбрали фокусной

темой компоненты для ответствен-

ных применений. К таким приме-

нениям относится не только (и не

столько) военная электроника, а при-

боры и устройства для суровых кли-

матических условий и агрессивных

сред, медицинская электроника, по-

мехозащищенные приемопередатчи-

ки беспроводной связи, источники

питания с резервированием и аварий-

ными функциями и т.д. Все перечис-

ленное разрабатывается и применя-

ется именно в «кризисоустойчивых»

отраслях.

мне остается пожелать, чтобы мы

с вами, уважаемые читатели, не бо-

ясь кризиса, двигались вперед.

Как всегда, ждем ваших вопросов

и предложений.

С уважением,

Геннадий Каневский

ОТВЕТСТВЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Илья Фурман (КОМПЭЛ)

ЭлЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ

ДлЯ ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ

ПРИлОЖЕНИЙ

Прежде чем приступать к фокусной теме номера, следует опре-

делиться с термином «высоконадежные приложения». Что кроме

электроники военного назначения входит в это понятие?

тронные компоненты для произ-

водства подобной аппаратуры не

используются в широком темпера-

турном диапазоне, не подвергают-

ся воздействию проникающей ра-

диации и значительным ударным

нагрузкам. Но к этим эК предъ-

являются такие требования, как

расширенный жизненный цикл и

минимально возможный поток от-

казов.

К третьему сегменту рынка Вп

можно отнести аппаратуру для

железнодорожной, морской и гор-

нодобывающей промышленности.

К этому сегменту также относит-

ся оборудование для грузовых и

пассажирских тепловозов, обору-

дование железнодорожной сигна-

лизации, приводы для карьерных

самосвалов и буровых установок,

системы управления дизельными

двигателями для железнодорожно-

го и морского транспорта. Отли-

чительной особенностью данных

приложений является большой

срок службы в условиях значи-

тельных суточных колебаний тем-

пературы и питающего напряже-

ния. Типовой срок службы систем

управления электропередачей ло-

комотива с учетом модернизации

достигает 25 лет. Одним из основ-

ных требований, предъявляемых

к эК, предназначенным для при-

менения в данном сегменте, так

же, как и для медицинских при-

ложений, является расширенный

жизненный цикл эК и минималь-

но возможный поток отказов. при

этом типовой температурный диа-

пазон работы электронного обору-

дования практически совпадает с

сочетание «высоконадеж-

ные приложения» (Вп) вызы-

вает у читателя ассоциации с

изделием военного назначения, ну

или, в крайнем случае, с чем-то

«авиационно-космическим». Увы,

с самого начала должен разоча-

ровать. Даже в самых развитых

странах (с точки зрения создания

авиационно-космической и воен-

ной техники) их суммарная доля,

в стоимостном выражении, в об-

щем объеме производимой техни-

ки редко превышает 30%. Отчасти

мнение отечественных разработ-

чиков радиоэлектронной техники

о том, что относится к Вп, бази-

руется на оставшемся еще с со-

ветских времен штампе, что вся

радиоэлектронная аппаратура по

своему назначению делится на

гражданскую и военную, поэто-

му под понятием «Вп» подразу-

мевается исключительно военная

техника. Свою лепту в сознание

разработчиков вносит и типовая

классификация эК по темпера-

турному диапазону работы:

• коммерческий (0...70°С);

• индустриальный (-40...85°С);

• автомобильный (-40...125°С);

• военный (-55...125°С).

Для производства военной и

авиационно-космической техни-

ки, как в России, так и за ру-

бежом установлен ряд стандар-

тов, например, в США действует

стандарт MIL-STD-883, который

устанавливает методы и процеду-

ры тестирования микроэлектрон-

ных компонентов предназначен-

ных для применения в военной

и авиационно-космической элек-

тронной аппаратуре.

Если исходить из приведенно-

го выше рассуждения, что первым

сегментом рынка Вп является во-

енная и авиационно-космическая

техника и доля данного сегмен-

та не превышает 30% от общего

объема производимой аппаратуры

класса Вп, то что же относится

к остальному объему, составляю-

щему 70% Вп? Ответ предельно

прост, если мы вначале постара-

емся более точно сформулировать

термин «высоконадежные прило-

жения». Например, международ-

ная организация iNEMI* пред-

лагают ввести т.н. «медицинский

стандарт и рекомендации» на эК

и печатные платы для производи-

телей эК, изготавливающих вы-

соконадежные устройства. Целью

iNEMI является формулирование

минимального набора требований

для эК, используемых в создании

важных, высоконадежных прило-

жений, поддерживающих челове-

ческую жизнь. Аналогично стан-

дарту MIL-STD-883, указанный

набор требований будет регулиро-

вать параметры используемых ма-

териалов, процедуры тестирова-

ния, технологию производства и

обработки полученных данных.

Таким образом можно сделать

первый вывод: ко второму сегмен-

ту Вп (помимо изделий военного и

авиационно-космического назначе-

ния) можно отнести медицинскую

аппаратуру, обеспечивающую под-

держание жизни человека. элек-

* iNEMI ( International Electronics Manufacturing Initiative ) является

международным консорциумом, объединяющим приблизительно 70 произво-

дителей электроники, ассоциаций, правительственных учреждений и уни-

верситетов. Официальный сайт iNEMI http://www.inemi.org/cms/.

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №15, 2008

В большинстве случаев слово-

ОТВЕТСТВЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

температурным диапазоном «ми-

литари».

Второй вывод: к третьему сег-

менту Вп можно отнести аппара-

туру, не работающую в условиях

радиационного воздействия, но ис-

пытывающую значительные темпе-

ратурные и механические нагруз-

ки, а также перегрузки питающего

напряжения в течение всего срока

эксплуатации. причем, темпера-

турный диапазон работы, как уже

указывалось выше, практически

равен температурному диапазону

«милитари». Но основным требо-

ванием, предъявляемым к эК, яв-

ляются требования по расширен-

ному жизненному циклу.

К четвертому сегменту рынка

Вп относится аппаратура, пред-

назначенная для нефте- и газодо-

бывающих станций, а также для

нефте- и газоперекачивающих

трубопроводных систем. Отличи-

тельной особенностью аппаратуры

для данных приложений является

исключительно жесткие темпера-

турные условия эксплуатации. До-

статочно сказать, что типовой тем-

пературный диапазон для узлов,

используемых в условиях Запо-

лярья, где располагаются много-

численные российские станции

добычи и перекачки газа и неф-

ти, составляет -60...50 ° С. Нижний

температурный диапазон превы-

шает нижнюю границу диапазона

«милитари». С другой стороны,

верхняя граница температурного

диапазона для блоков управления

погружными насосами и буровы-

ми головками превышает 125 ° С и

часто достигает 145...150 ° С, что

также заметно превышает верх-

нюю температурную границу диа-

пазона «милитари».

Следует заметить, что срок

службы буровой головки редко

превышает один-два сезона, что

связано как с износом самой голов-

ки, так и ускоренным старением

электронных блоков управления.

Третий вывод: четвертый сег-

мент Вп, относящийся к аппара-

туре для газо- и нефтедобываю-

щих и перекачивающих станций,

предъявляет к эК жесткие тре-

бования по работоспособности в

условиях температурного диапазо-

на, превышающего диапазон «ми-

литари», и по значительным меха-

ническим ударным нагрузкам.

К пятому сегменту рынка Вп

можно отнести аппаратуру, пред-

назначенную для телекоммуни-

кационного рынка. В ряде стран

доля телекоммуникационного

рынка сопоставима с долей во-

енного. Благодаря созданию в

конце прошлого века и бурному

развитию в настоящее время си-

стем сотовой и транковой связи,

системы глобального позициони-

рования, систем цифрового ТВ

и радиовещания, все возраста-

ющую роль играет надежность

вновь создаваемых и уже экс-

плуатируемых каналов передачи

информации. Для обеспечения

работоспособности подобных си-

стем создаются высоконадежные

системы электропитания, по сути

являющиеся элементом пятого

сегмента рынка Вп.

К последнему, шестому сегмен-

ту рынка Вп традиционно относят

аппаратуру, обеспечивающую об-

работку сигналов датчиков, уста-

новленных как в рабочей зоне, так

и на территории, примыкающей к

атомным электрическим станциям.

Основная задача данной аппарату-

ры – мониторинг окружающей сре-

ды. Обычно компоненты подобных

систем должны удовлетворять тре-

бованиям индустриального темпе-

ратурного диапазона и расширен-

ного жизненного цикла.

Для скептиков, несогласных с

мнением автора статьи, хочу при-

вести еще один пример. Совре-

менная бронетехника буквально

напичкана электронной аппарату-

рой – системы ночного видения,

электронные прицелы, аппаратура

связи и т.д. Бронетехника в счи-

танные часы после ядерной атаки

может находиться в зоне ядерного

поражения, и электронная «начин-

ка» должна работать! В то же вре-

мя, упрямая статистика говорит,

что бронетехника является бы-

стро ползущей мишенью для обо-

роняющегося противника, и танки

становятся целью в первую оче-

редь. Считается, что в современ-

ных условиях боя, танк сможет

участвовать в 2-3 атаках, после

чего его, скорее всего, уничтожат.

Отсюда вывод – электронное обо-

рудование, предназначенное для

бронетехники, не рассчитано на

длительный период эксплуатации!

Если просуммировать все вы-

шеизложенное, можно сделать

общий вывод: термином «высо-

конадежные приложения» мож-

но назвать значительный ряд во-

енных, авиационно-космических,

медицинских, телекоммуникаци-

онных или индустриальных ре-

шений, основным параметром

которых является сохранение

работоспособности и поддержа-

ние заявленных производите-

лем технических характеристик

на протяжении либо значитель-

ного времени службы изделия

(значительного – т.е. существен-

но превышающего среднее время

службы для компонентов инду-

стриального или коммерческого

исполнения), либо в течение огра-

ниченного времени действия та-

ких разрушающих внешних фак-

торов, как температурные или

ударные нагрузки, радиоактивное

или рентгеновское излучение.

Полезные ссылки

1. http://www.nemi.org/

cms/projects/medical/Medical_

Components_Reliability_

Specifications.html

2. http://www.national.com/

appinfo/milaero/files/hi_rel_

selguide.pdf

3. http://thor.inemi.org/

webdownload/projects/ese/

High-Reliability_RoHS/High_

Rel_position_061206.pdf

4. http://focus.ti.com/

general/docs/hirel/hirelhome.tsp

5. http://www.irf.com/

product-info/hi-rel/

6. http://findarticles.com/p/

articles/mi_m0EIN/is_/

ai_107190256

7. http://www.microsemi.

com/literature/PSG_08.pdf

8. http://en.wikipedia.org/

wiki/MIL-STD-883.

Получение технической информа-

ции, заказ образцов, поставка –

e-mail: analog.vesti@compel.ru

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №15, 2008

УПРАВЛЕНИЕ ПИТАНИЕМ (ОТВЕТСТВЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ)

Константин Староверов

TPS2359 – КОНТРОллЕР

УПРАВлЕНИЯ ЭлЕКТРОПИТАНИЕМ

ДВУХ МОДУлЕЙ AdvAncedMc™

Тенденции миниатюризации, удешевления и повышения надежности

не обошли стороной и рынок встраиваемых систем модульного типа,

применямых в телекоммуникационном оборудовании и в системах

автоматизации. В определенной мере эти тенденции поможет удо-

влетворить новая разработка Texas Instruments. Это TPS2359 –

ИС контроллера управления электропитанием двух модулей

AdvancedMC. Микросхема в полной мере отвечает особым требо-

ваниям по надежности и резервированию функций, предъявляемым к

электропитанию таких модулей.

ние максимальной потребляемой

мощности и защиты от аварий-

ных режимов работы. Более того,

стандартом MTCA оговаривается

возможность избыточного элек-

тропитания модулей AMC, кото-

рая связана с необходимостью реа-

лизации функций макси-селектора

напряжений ( ORing ) для автома-

тического ввода в работу исправ-

ного канала питания. Выполнение

перечисленных функций над силь-

ноточными цепями – задача не из

простых. Она требует реализации

достаточно сложной схемы, состо-

ящей из ряда силовых коммутато-

ров, аналоговых компонентов кон-

троля и регулирования, элементов

сигнализации и др. Очевидно, что

говорить о высокой надежности

такой схемы можно только в слу-

чае, если ее основой будет высоко-

интегрированная ИС, содержащая

большинство элементов схемы.

Абсолютным лидером в этом пла-

не можно назвать компанию Texas

Instruments, так как представлен-

временных встраиваемых

систем, которые нацелены на

улучшение производительности,

надежности, удобств использова-

ния, функциональности и масшта-

бируемости своей продукции при

условии сохранения ее конкурен-

тоспособности, отдают предпочте-

ние архитектурам AdvancedTCA

(ATCA) и MicroTCA (MTCA).

Их оконечной конструктивной

единицей являются модули рас-

ширения ( мезонины ) формата

AdvancedMC* (AMC), которые

устанавливаются на несущие пла-

ты ( carrier board ) по стандарту

ATCA или единую объединитель-

ную плату ( backplane ) по стан-

дарту MTCA. Типичными при-

мерами мезонинов, выполненных

по стандарту AMC, являются мо-

дули проводных и беспроводных

коммуникационных интерфейсов,

процессоров и сопроцессоров, а

также запоминающих устройств

большого объема.

помимо требований к архитек-

туре, конструкции, управлению

тепловыми режимами и интерфей-

сам взаимного подключения моду-

лей, указанными выше стандарта-

ми также оговариваются особые

требования к системе электропи-

тания. Интерфейс электропита-

ния одного модуля AMC образуют

два канала: один на напряжение

+3,3 В для питания встроенной

системы управления платформой

( management power ) и один на

напряжение +12 В для рабочей

вычислительной системы модуля

( payload power ). при этом в каж-

дом из этих каналов должны быть

предусмотрены элементы, отвеча-

ющие за управление включением/

отключением каналов, обеспече-

ние возможности «горячей» ком-

мутации модулей (т.е. подклю-

чение и отключение без снятия

напряжения питания), мониторинг

ключевых параметров, ограниче-

* Все перечисленные стандарты

регулируются консорциумом произ-

водителей телекоммуникационно-

го и компьютерного оборудования

PICMG ( http://www.picmg.org )

Рис. 1. Типовая схема включения контроллера TPS2359

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №15, 2008

м ногие производители со-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: