מאת: יובל אידלסון – בורן טכנולוגיות
מאז ומתמיד היה צורך בממירי מתח כדי לשרת צרכנים על גבי המעגלים של כל מוצרי האלקטרוניקה, בכל קשת המוצרים הידועים לנו. צרכנים אלו, הם בעצם הרכיבים האלקטרוניים על גבי המעגל, לרבות מעגלים משולבים הדורשים מתחים מסוימים, כדי לעבוד ולספק את הדרישות של המוצר עבורו הוא נבנה.
ניתן למיין ממירי מתח אלו, על פי אמות מידה מגוונים ורבים, אך עם זאת, ישנם מס’ הבדלים ברורים, המבדילים בין קבוצת ממירי מתח אחת לקבוצה אחרת.
מאמר זה יעסוק בממירי מתח ישר למתח ישר אחר- ממירי מתח DC ל DC.
כיום, קיימים מס’ תחומים אליהם פונים המוצרים האלקטרונים וע”י כך, ניתן גם להבדיל בין סוגי ממירים אלו. התחומים העיקריים הידועים לנו, הם תחום מוצרי הצריכה, התחום התעשייתי, התחום הרפואי, תחום התקשורת,
התחום הצבאי ותחום החלל.
ממירים בסטנדרט צבאי מלא:
הממירים, נבדלים זה מזה בתכונות החשמליות והסביבתיות בין תחום לתחום.
כל תחום עם רמת הקושי ודרישותיו. התחום הצבאי הוא מהמחמירים ביותר, למעט תחום החלל.
המוצרים אשר נועדו לשוק הצבאי, “סובלים”, מיתר תשומת לב, בכל מה שקשור לאופן היצור שלהם, המבנה ותנאי הבדיקה הקיצוניים המיועדים לעבודה בתנאים מאוד קיצוניים כגון, טמפרטורת עבודה 55Cº עד 125Cº, גבהים של מעל 50,000 רגל.
עמידה בקפיצות מתח גבהות לזמן קצוב לפי סטנדרט MIL Spec – 704A. כמו כן עמידה בסטנדרטים של EMI – MIL-1275 ו- 461E.
עמידה בטלטולים ורעידות – SHOCK & VIBRATION, לפי סטנדרט MIL- 810 ומערכי הבדיקה (METHOD) שקשורים אליו.
בדרך כלל ממירים אילו יורכבו באפלקציות הקשורות למטוסים ומסוקי קרב, במקומות הקרובים למנוע ובטמפ’ סביבה גבוהים מאד, או במקום שיש בו טלטולים רבים.
אין הרבה יצרנים בתחום הזה, כי יצור מוצרים אילו כרוך במאמץ כלכלי גבוה.היצרן צריך לבחור רכיבים שיעמדו
בסטנדרט הצבאי המחמיר וימשיכו לעבוד בתנאים קיצוניים. כמו כן עלויות הבדיקה גבוהות מאוד ומבצעות ברוב המקרים על כל ממיר שיוצא מהמפעל.
אחת הטכנולוגיות, אם לא הטכנולוגיה היחידה, היכולה להתמודד בסביבות עבודה כאלו, היא טכנולוגיית ה HYBRID – הכלאה .
אנו מכירים את הרכיבים האלקטרוניים – נגדים ,קבלים, סלילים, ג’וקים וכו’ כרכיבים הבאים במארז כל שהוא.
בטכנולוגית ה HYBRID מה שנעשה בפועל, זו בניה של מעגל על ידי שימוש ברכיבים ללא המארז, אלא ברכיב הגולמי עצמו –DIE, והדבקתו בדבק מיוחד לבסיס מעגל ה-HYBRID שלרוב על מצע (SUBSTRATE) קרמי ועל ידי שימוש בטכנולוגית Chip & Wire, הלחמת חוטים בין הרכיבים בעובי של מיקרו מילימטרים.
כאשר נעשה שימוש בטכנולוגיה זו בממירי DC ל DC היתרונות הבולטים שממירים אילו מקבלים הם:
נצילות גבוהה יחסית בגלל הקריבה בין הרכיבים והשימוש הישיר ב DIE עצמו.
גודל פיסי קטן לעיתים פי 2 ממעגל רגיל.
התנהגות תרמית טובה יותר ממוצרים שאינם מיוצרים בשיטה זו.
יכולת עמידה בתנאי עבודה עם הרעדות קיצוניות .
החיסרון הבולט בשיטה זו, הוא שהממירים הנוצרים בטכנולוגיה זו הם יקרים מאוד, בגלל התהליך הנעשה ע”י מכונות יקרות.
אחד מהתהליכים הנוספים המבוצעים לממירים מסוג זה, הוא תהליך הקרנה (SCREENING) וזאת כדי שהממיר יוכל לעבוד בסביבת עבודה מוקרנת, שיש בה סביבה עם EMI גבוה לרוב במקום קטן וצפוף, לדוגמא מטוס קרב או בסביבת חלל שבו יש קרינה באופן קבוע.
אחת החברות המעטות בתחום, אשר מייצרות בטכנולוגיה זו היא חברת Crane – Interpoint המייצרת ממירי DC ל-DC ופילטרים שמיועדים למטרות צבאיות מוטסות בעיקר למטוסי קרב ולמטרות עבודה בחלל בלווינים.
הממירים של חברת Interpoint יודעים לעבוד בסביבת עבודה בטמפ’ של –-55ºC עד 125ºC ואף 135ºC, בגבהים אין סופיים (חלל).
לחברה יש סידרה שלמה של ממירים ופילטרים המיועדים ליישומי חלל, אחד מאותם ממירים מסדרת SMRT28515 שולב בחללית המחקר שנחתה במאדים ועל פי הנתונים שהתקבלו משם, הממיר המשיך לעבוד גם בטמפ’ של –90ºC מתחת לאפס.
ממירים בסטנדרט תעשייתי בשוק הצבאי:
למרות הגישה המחמירה של תנאי העבודה הצבאיים, נעשה שימוש שהולך וגדל בממירים הבנויים מרכיבים בעלי תכונות מהתחום האזרחי/תעשייתי. כיום, רוב הרכיבים יכולים לעבוד בתנאי עבודה בטמפרטורה של -40Cº עד 85Cº, לעבור בדיקות הרעדה ואם נתמקד בתחום ממירי מתח DC ל- DC , חלק מהמוצרים הנ”ל, יודעים לעבוד בטפ’ עבודה של עד 105Cº ועל ידי תכנון נכון של הממיר, ניתן גם לעבוד אתו, בסביבת עבודה הדורשת עמידה ב: MIL-1275 ו- 461E.
לגישה זו קוראים COTS , ראשי תיבות של Commercial Of The Shelf .
היתרון הברור של שימוש ברכיבים אלו, במקום השימוש ברכיבים צבאיים, הוא בעיקר המחירים נמוכים באופן משמעותי, בשל כמויות היצור הגבוהות, הזמינות והעלויות הנמוכות ולכן הולך וגובר השימוש במוצרי COTS.
כאשר אנחנו מתייחסים לנושא ממירי DC-DC קיימת, עדין, הרתיעה הטבעית, מהשימוש בהם, לאפליקציות צבאיות, אך כיום, ישנם יצרנים ה”מקשיחים” את הממירים שלהם וממלאים את תוכנם בסיליקון או אפוקסי מיוחדים, כך שמעבר ליכולתם לעמוד בבדיקות הרעדה, גם פיזור החום נעשה ביעילות יתר.
אחד מהיצרנים הללו בשם CALEX השיק לאחרונה את סידרת ה – CBAM™ Modules – Calex Brick Assembly Module.
סידרה זו מיועדת בעיקר לשוק הצבאי ומיוצרת בטכנולוגיה אזרחית ומוקשחת, כך שתעמוד בטלטולים ובהרעדות.
בסדרה זו ישנם 5 סוגי מוצרים :
1. PQ-28 – המיועד לעמוד מתחי כניסה פתאומיים לפי בסטנד’ MIL-STD-1275B
2. – EFIL-28 המיועד לסנן רעשים לפי MIL-STD 461E
3. 3R3LSL30 – המיועד לבצע תיאום עומס בחיבור שתי ממירים במקביל.
4. HU-28 – המיועד לבצע HOLD UP כאשר מקור המתח נופל למשך מינימום 50ms.
5. HUL-28 – כמו ה- HU-28 רק קטן יותר ולזמן קצר יותר.
השרטוט הבא מתאר את אופן החיבור שלהם:
לסיכומו של עניין, ניתן לומר, שכיום האפשרויות לאספקת מוצרים לפי דרישות בסטד’ צבאי רבות מאוד וניתן לבחור את המוצרים על פי האפליקציה ותנאי העבודה שמהם יושפעו.לקוח בתחום הצבאי לא תמיד ישתמש במוצר שיוצר בסטד’ צבאי מלא,במידה ותנאי הסביבה הם לא קיצוניים כדוגמת מוצרים היושבים בתוך מבנה על הקרקע או שמוּסַעים ע”י כלי רכב לא יהיה צורך במוצרים בעלי סטד’ צבאי מלא והלקוח יוכל להסתפק במוצרים שיעברו הקשחה והתאמה למינימום הדרישות הצבאיות ואולי לא יעברו הקשחה בכלל.
