DC-DC-Wandler 9-36V auf 5V 2A | Industrielles Leistungsmodul

Produktspezifikationen

Technische Details und Fertigungskontext für DC-DC-Wandler

Technische Definition

Ein DC-DC-Wandler ist ein elektronisches Gerät oder eine Schaltung, das eine Gleichspannungsquelle von einer Spannungsebene in eine andere umwandelt. Es handelt sich um eine Art Leistungswandler, der Hochfrequenzschalten und Energiespeicherkomponenten wie Induktivitäten und Kondensatoren nutzt, um die Spannungsebene effizient zu ändern und dabei die Gleichspannungseigenschaften beizubehalten. Diese Wandler sind in Anwendungen unerlässlich, bei denen die verfügbare Gleichspannungsquelle nicht der erforderlichen Lastspannung entspricht. Dieser Verzeichniseintrag deckt ein spezifisches DC-DC-Wandlermodell mit einem Eingangsspannungsbereich von 9–36 V DC, einer geregelten Ausgangsspannung von 5 V DC und einem maximalen Dauerausgangsstrom von 2 A ab. Der Wandler erreicht einen Wirkungsgrad von mindestens 90 % unter angegebenen Lastbedingungen und arbeitet mit einer Schaltfrequenz von 300 kHz. Er ist für einen Umgebungstemperaturbereich von -40 °C bis 85 °C ausgelegt. Zu den wichtigsten Leistungsdaten gehören eine Linienregelung von ±0,5 %, eine Lastregelung von ±1,0 % und eine Ausgangswelligkeit und Rauschen von 50 mV Spitze-Spitze (gemessen mit 20 MHz Bandbreite). Der Wandler bietet eine Eingangs-Ausgangs-Isolation von 1500 V DC (für 1 Minute) und umfasst Überstrom-, Überspannungs- und Übertemperaturschutz. Er ist in einem Standard-DIP-Gehäuse mit den Abmessungen 25,4 mm x 25,4 mm x 10,2 mm erhältlich und wiegt ca. 15 g. Das Gerät wird aus Halbleitersilizium, Kupfer, Ferritkern, Aluminium und Epoxidharz hergestellt. Dieses Produkt ist für die Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Produkten bestimmt. Für jede spezifische Anwendung sind die modellspezifischen Werte und Normen mit dem Hersteller oder Lieferanten zu verifizieren.

Funktionsprinzip

DC-DC-Wandler arbeiten, indem ein Halbleiterbauelement (typischerweise ein MOSFET) mit hoher Frequenz schnell ein- und ausgeschaltet wird. Im eingeschalteten Zustand wird Energie in einer Induktivität oder einem Transformator gespeichert. Im ausgeschalteten Zustand wird diese gespeicherte Energie über eine Diode oder einen synchronen Schalter an den Ausgang übertragen. Durch Steuerung des Tastverhältnisses (Verhältnis von Einschaltzeit zur Schaltperiode) mittels Pulsweitenmodulation (PWM) kann die durchschnittliche Ausgangsspannung auf den gewünschten Wert geregelt werden. Rückkopplungsschaltungen überwachen die Ausgangsspannung und passen das Tastverhältnis an, um eine stabile Ausgangsspannung trotz Eingangsspannungsschwankungen und Laständerungen aufrechtzuerhalten.

Hauptmaterialien

Halbleitersilizium, Kupfer, Ferritkern, Aluminium, Epoxidharz

Technische Parameter

Parameter	Typischer Bereich	Hinweise & Auswahlkriterien
Eingangsspannungsbereich	9–36 Volt	Zulässiger Bereich der Eingangsgleichspannung
Ausgangsspannung	5 Volt	Geregelte Ausgangs-Gleichspannung
Ausgangsstrom	2 Ampere	Maximaler Dauerausgangsstrom
Wirkungsgrad	≥90 %	Verhältnis von Ausgangsleistung zu Eingangsleistung bei spezifizierter Last
Schaltfrequenz	300 kHz	Betriebsfrequenz des Schaltkreises
Betriebstemperatur	-40–85 °C	Umgebungstemperaturbereich für ordnungsgemäßen Betrieb
Linienregelung	±0.5 %	Change in output voltage with input voltage variation.
Lastregelung	±1.0 %	Change in output voltage with load variation.
Ausgangswelligkeit und Rauschen	50 mV p-p	Peak-to-peak, measured with 20 MHz bandwidth.
Isolationsspannung	1500 V DC	Input to output, 1 minute.
Schutzfunktionen	OCP, OVP, OTP	Overcurrent, overvoltage, overtemperature protection.
Abmessungen (L x B x H)	25.4 x 25.4 x 10.2 mm	Standard DIP package.
Gewicht	15 g	Typical for this package.

Die Bereiche sind branchenübliche Richtwerte zur Angebotsvorbereitung und keine Zusage des Lieferanten. Bestätigen Sie jeden Wert und jede Norm vor der Bestellung beim rechtlichen Hersteller.

Komponenten / BOM

Leistungs-MOSFET
Primäres Schaltelement zur Steuerung des Energieübertrags
Material: Halbleiter aus Silizium mit Metalloxid-Gatestruktur
Drossel
Energiespeicherelement zur Glättung des Stromflusses
Material: Kupferdrahtwicklung auf Ferrit- oder Eisenpulverkern
Ausgangskondensator
Filtert Ausgangswelligkeit und gewährleistet Transientenverhalten
Material: Aluminium-Elektrolytkondensator oder Keramik-Dielektrikum
Controller-IC
Erzeugt PWM-Signale und implementiert Regelung mit Rückführung
Material: Silizium-Integrierter Schaltkreis mit Epoxidharzgehäuse
Schottky-Diode
Bietet einen Freilaufpfad für den Induktorstrom während der Abschaltzeit des Schalters
Material: Halbleiter aus Silizium oder Galliumarsenid
Kühlkörper
Dient der Wärmeableitung von Leistungskomponenten
Material: Aluminiumlegierung mit eloxierter Oberfläche
Transformator
Speichert und überträgt die Schaltenergie in isolierten Topologien anstelle einer einfachen Induktivität.

Anwendung und Auswahl

Eignung und Auslegungsdaten

Betriebsgrenzen

Betriebsdruck:	Atmosphärendruck (gekapselte Ausführungen) bis 1 atm (Standard), keine Druckwandlerfunktion
Weitere Spezifikationen:	Eingangsspannungsbereich: 9-36 VDC, Genauigkeit der Ausgangsspannung: ±2 %, Wirkungsgrad: 92-96 %, Lastregelung: ±0,5 %, Restwelligkeit/Rauschen: max. 50 mVss
Betriebstemperatur:	-40 °C bis +85 °C (Betrieb), -55 °C bis +125 °C (Lagerung)

Montage- und Anwendungskompatibilität

Umgebungen mit sauberer TrockenluftElektronikschränkeBatteriebetriebene Systeme

Nicht geeignet: Stark schwingende Industriemaschinen ohne zusätzliche Befestigung bzw. Entkopplung

Auslegungsdaten

Eingangsspannungsbereich (VDC)
Erforderliche Ausgangsspannung und -strom (VDC, A)
Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Gehäuseart)

Ergänzende technische Angaben

Technische Bewertung

Betriebsbereich

3,3-48 V Eingang, 0,8-36 V Ausgang, 85-265 kHz Schaltfrequenz, -40 bis 125 °C Umgebungstemperatur

Belastungs- und Ausfallgrenzen

Sperrschichttemperatur über 150 °C (Siliziumgrenze), Eingangsspannung über 60 V (Halbleiterdurchbruch), Ausgangsstrom über 120 % der Nennleistung

Elektromigration bei Stromdichten > 1×10⁶ A/cm², dielektrischer Durchbruch bei Feldstärken > 3×10⁶ V/m sowie thermisches Durchgehen, sobald der Wärmewiderstand 40 °C/W überschreitet

Fertigungskontext

DC-DC-Wandler wird innerhalb von Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Erzeugnissen nach Material, Prozessfenster und Prüfanforderungen bewertet.

Risiken, Wartung und Normen

Zuverlässigkeits- und Risikoanalyse

Ausfallmodus und Ursache

Thermisches Durchgehen

Ursache: Übermäßiger Wärmestau durch schlechtes Wärmemanagement, Überlastung oder unzureichende Kühlung führt zur Bauteilschädigung oder zum Totalausfall.

Degradation der Elektrolytkondensatoren

Ursache: Hohe Betriebstemperaturen, Spannungsbeanspruchung oder Alterung führen zur Verdunstung des Elektrolyts, zu steigendem ESR und schließlich zum Unterbrechungs- oder Kurzschlussausfall.

Wartungsindikatoren

Hörbares hochfrequentes Heulen oder Summen des Wandlers als Hinweis auf Probleme an Kondensatoren oder Drosseln
Sichtbar aufgeblähte oder auslaufende Elektrolytkondensatoren bzw. Verfärbungen oder Brandspuren an Bauteilen auf der Leiterplatte

Technische Hinweise

Sachgerechtes Wärmemanagement mit Kühlkörpern und Zwangsluftkühlung umsetzen und die Umgebungstemperatur unter den Herstellerangaben halten
Hochwertige Bauteile einsetzen, die für höhere Temperaturen und Spannungen als gefordert ausgelegt sind, und in der vorbeugenden Wartung regelmäßig den ESR der Kondensatoren messen

Konformität und Fertigungsnormen

Referenznormen

IEC 62109-1:2010 (Sicherheit von Leistungsumrichtern zur Anwendung in photovoltaischen Energiesystemen)EN 55032:2015 (Elektromagnetische Verträglichkeit von Multimediageräten)UL 60950-1 (Einrichtungen der Informationstechnik – Sicherheit)

Fertigungsgenauigkeit

Ausgangsspannungsregelung: +/-2 % der Nennspannung
Wirkungsgradtoleranz: +/-3 % des angegebenen Wirkungsgrads bei Volllast

Qualitätsprüfung

Temperaturwechselprüfung (-40 °C bis +85 °C, 100 Zyklen)
Prüfung der Isolationsstehspannung zwischen Ein- und Ausgang (3000 V AC über 1 Minute)

Fehleranalyse

FMEA · Fehleranalyse

Ursache → Fehlermodus → Engineering-Maßnahme

Eingangsspannungstransiente über 75 V für mehr als 10 µs → Durchbruch des MOSFET-Gateoxids mit Leckstrom > 1 mA → TVS-Diode mit Klemmung bei 60 V und 5 ns Ansprechzeit sowie eingangsseitiges LC-Filter mit 100 kHz Grenzfrequenz

Dauerüberlast am Ausgang mit 130 % Nennstrom über mehr als 30 Sekunden → Sättigung des Drosselkerns mit Permeabilitätsabfall > 50 % und Zusammenbruch der Schaltfrequenz → Strombegrenzung bei 110 % des Nennwerts mit Foldback-Kennlinie und Ferritkern mit Bmax von 0,3 T bei 100 °C

Beschaffungscheckliste

Keine Kundenbewertung und keine Echtzeitdaten. Prüfen Sie diese Unterlagen vor einer Bestellung.

Technische Dokumentation

Aktuelle Zeichnungen, Revisionsstand und Spezifikationsblatt anfordern.

Fertigungsfähigkeit

Anlagen, Prozessgrenzen und nachvollziehbare Fertigungsbelege prüfen.

Prüfbarkeit

Prüfmethoden, Messmittel und rückverfolgbare Prüfberichte bestätigen.

Lieferantentransparenz

Rechtsträger, Standort, Zertifikatsumfang und direkte Kontakte prüfen.

Die Kriterien dienen als Orientierung für technische Einkaufsprüfungen. Konkrete Kunden, Länder, Bewertungsdaten oder Live-Nachfragen werden nur angezeigt, wenn entsprechende belastbare Daten vorliegen.

Hersteller von DC-DC-Wandler

13 Unternehmen führen dieses Produkt in ihrem eigenen Sortiment. Die Unternehmensangaben stammen von der jeweils eigenen Website; jede Karte nennt die Grundlage der Zuordnung.

MORNSUN

Guangzhou, China (Fertigungsunternehmen laut offizieller Website; Auftragsstandort noch zu prüfen) · CN

Die Seite zum URB2405XYMD-10WR3 zeigt ein isoliertes 10-W-DC-DC-Modul mit 9–36 V Eingang, 5 V Ausgang und bis zu 83 % Wirkungsgrad; die Unternehmensseite derselben Domain nennt Fertigung von Stromversorgungen. Ein Dauerausgangsstrom und vollständige Derating-Angaben wurden nicht gefunden, rechnerische 2 A gelten daher nicht als geprüft; die Website weist auf ungültige UL-Zertifizierung hin, daher vor dem Kauf aktuelles Zertifikat und Modellcharge prüfen.