Praktický tip Technické kritériá pre výber napájacieho zdroja

Aktuálne články z „nadpisov“

kritériá

  • 5G a LPWAN
  • Autonómne systémy
  • Kvantový počítač
  • RISC-V
  • Výskum a veda
  • Bočné pohľady

Aktuálne články z „Technológie“

  • Digitálne komponenty
    • Mikrokontroléry a procesory
    • Ostatné digitálne integrované obvody
    • Skladovanie
  • Analógová technológia
    • Analógové tipy
    • A/D prevodník
    • RF a bezdrôtové pripojenie
    • Lineárne komponenty
    • Senzory
    • Generovanie hodín
  • Pasívne komponenty
  • Elektromechanika
    • Krabičky a skrinky
    • Prepínače a relé
    • Technológia pripojenia
    • Tepelné hospodárstvo
  • Rozhranie človek - stroj
  • LED a optoelektronika

Aktuálne články z "Vývoj hardvéru"

Aktuálne články z „AI a Intelligent Edge“

  • Vložené systémy
    • Vložené dosky
    • Vstavané počítače
    • Nástroje a softvér
  • IoT
  • Pripojenie k internetu vecí
  • Malinová PI a SBC

Aktuálne články z „Embedded a IoT“

  • Výkonová elektronika
  • Správa napájania
  • Tipy na napájanie
  • Ochrana obvodov
  • Napájacie zdroje
  • Lítium-iónové batérie

Aktuálne články z "Power-Design"

Aktuálne články z „FPGA a SoC“

  • Technológia elektrického pohonu
  • Energetická účinnosť
  • funkčná bezpečnosť
  • Dizajn obvodových dosiek
  • Bezpečnosť
  • Poznámky k dizajnu
  • Webináre
  • Biely papier

Aktuálne články z „odborných tém“

Aktuálne články z "Meranie a testovanie"

  • Spotrebná elektronika
  • Priemysel a automatizácia
    • Spracovanie obrazu
    • Priemysel 4.0
    • Priemyselné siete
    • SPS a IPC
  • Lekárska elektronika
  • Inteligentný dom a budova
  • Inteligentná mobilita
  • Elektromobilita
  • Tele- a Datacom

Aktuálne články z „Industries & Applications“

Aktuálne články z „Výroba elektroniky“

  • Čína
  • Kríza Corona
  • Manažment a vedenie
  • Cyklus ošípaných
  • Štartovacia scéna
  • Zákon
  • Spoločnosti
  • Ekonomická politika

Aktuálne články z „Manažment a trhy“

Praktický tip: Technické kritériá pre výber napájacej jednotky

Vďaka prispôsobeniu aplikácie, pracovnej frekvencii, zníženiu výkonu, tolerancii siete a záťaže, schéme zaťaženia, zvyškovému zvlneniu, EMI, schváleniu a ďalším požiadavkám je návrh napájacieho zdroja zdĺhavý.

Spoločnosti na túto tému

Obrázok 1: Podmienky pre výber napájacieho zdroja.

Napájací zdroj je často nevlastným dieťaťom vo vývoji systému. Podľa hesla: Napájací zdroj musí iba bezpečne znižovať napätie na (zvyčajne nižšiu úroveň). Zložitosť témy vyjde najavo až vtedy, keď vývojár na pracovisku vypne laboratórny zdroj napájania a postará sa o sériové napájanie. Ale potom je často neskoro, čo spôsobuje meškanie a zbytočné náklady. Napájací zdroj je súčasťou konglomerátu technických, obchodných a normatívnych požiadaviek. Tento článok sa zameria hlavne na technické podrobnosti.

Aké sú najčastejšie okrajové podmienky pri navrhovaní prepínaných zdrojov napájania? Z hľadiska vývojára sú najdôležitejšími parametrami výstupné napätie (-ia) a výkon, vstupné napätie, schválenie a veľkosť. Aj pri týchto iba piatich parametroch je nevyhnutná presnejšia definícia. Na tento účel sú načrtnuté základné charakteristiky.

Napájacie napätie a pracovná frekvencia: Napájacie napätie napájacej jednotky je definované menovitou hodnotou vstupného napätia, napríklad 100 až 240 VAC, a pracovným rozsahom. Toto sa zvyčajne zobrazuje s toleranciami +/- 10%, čo vedie k rozsahu vstupného napätia 90 až 264 VAC. To isté platí pre pracovnú frekvenciu s 50 až 60 Hz ako menovitá hodnota a analogicky so 47 až 63 Hz ako pracovný rozsah.

Zníženie vstupného napätia: V závislosti na napájacom zdroji, situácii chladenia (aktívne alebo bez ventilátora), teplote a výkone musí byť trvalý výkon znížený v dolnom rozsahu vstupného napätia. Takéto zníženie vstupného napätia je uvedené v údajovom liste a môže vyzerať napríklad ako to na obrázku 2.

Ak je zaručené, že zákazníci prevádzkujú tieto zariadenia iba v Európe, vyššie uvedený napájací zdroj by mohol byť nabitý takmer na 100%. Ak sa však predpokladá celosvetová prevádzka aj v USA alebo Japonsku, napájací zdroj môže poskytnúť iba 70% možného výkonu.

Výstupný výkon: Pri parametri výstupný výkon je potrebné rozlišovať medzi nepretržitým a špičkovým výkonom (špičkovým). Špecifikácia špičkového výkonu je zaujímavá, ak aplikácia vyžaduje vysoké štartovacie prúdy, napríklad z motorov. Okrem čistej hodnoty špičkového výkonu sa musí brať do úvahy aj trvanie a frekvencia opakovania (pracovný cyklus).

Nominálny výkon a maximálny výkon: Pre napájacie zdroje s viacnásobným napätím je často na výstup definovaný zodpovedajúci nominálny výkon. Celkový výkon výstupov potom zvyčajne vedie k menovitému výkonu napájacej jednotky. Každý výstup môže byť typicky tiež trvale vystavený vyššiemu zaťaženiu. Táto hodnota, ktorá sa často definuje ako maximálny výkon, umožňuje posúvať výstup medzi jednotlivými výstupmi za predpokladu, že celkový výkon je v rámci špecifikácie napájacieho zdroja.

Tolerancie napätia: Pri výbere napájacieho zdroja sa musia brať do úvahy tiež tolerancie napätia v závislosti od aplikácie. Možno ich rozdeliť do nasledujúcich skupín:

Zvyškové zvlnenie: Zvyškové zvlnenie parametra je do značnej miery výsledkom primárneho taktovania spínacieho regulátora a sieťovej frekvencie. Ak sa má merať zvyškové zvlnenie (tiež sa nazýva zvlnenie), odporúča sa pripojiť vodiče k záťaži malým elektrolytickým kondenzátorom paralelne s keramickým alebo fóliovým kondenzátorom. V opačnom prípade bude mať rozptyl a spojenie v testovacej sonde s vysokým odporom za následok nesprávne hodnoty, ktoré sú výrazne nad skutočným zvyškovým zvlnením.

Teplota okolia a prevádzková teplota: Veľmi dôležitým, ale často zanedbávaným bodom návrhu je teplota okolia/prevádzková teplota a podmienky chladenia. Najmä pre aplikácie s konvekčným chladením a vyššími teplotami je to pravdepodobne parameter s najväčším vplyvom na výber napájacieho zdroja. Zatiaľ čo parametre aktívneho chladeného zdroja sa dajú relatívne ľahko parametrizovať, v systémoch s konvekčným chladením je potrebné dodržať nasledujúce podmienky: teplota okolia, montážna poloha, výstupný výkon a podmienky chladenia. Základom je krivka znižovania teploty z údajového listu napájacieho zdroja. Je to založené na faktore, ktorý sa musí brať do úvahy v%/K od určitej začiatočnej teploty. U niektorých výrobcov je hodnota uvedená iba v textovej podobe. Až do tohto okamihu nemá prevádzková teplota žiadny vplyv na výkon napájacieho zdroja. Typické trhové hodnoty sú -2,5%/K od 40 ° C alebo 50 ° C vyššie.

V nasledujúcom príklade je pri prevádzke bez ventilátora potrebné zaručiť trvalý výkon 45 W pri 70 ° C. Na výber sú tri rôzne napájacie zdroje: 90 W napájací zdroj s -2,5%/K od 50 ° C, 60 W napájací zdroj s -2,5%/K od 50 ° C a 60 W napájací zdroj MPE-S065 s -0,75%/K od 50 ° C. Tieto faktory znižovania, ktoré sa na prvý pohľad zdajú v údajovom liste veľmi podobné, vedú k jasným rozdielom v praxi. Požadovaný výkon 45 W @ 70 ° C sa práve dosahuje s 90 W napájacím zdrojom, zatiaľ čo 60 W napájací zdroj je možné zaťažiť iba 30 W pri 70 ° C. Napájací zdroj MPE-S065, hoci nominálne silný iba 60 W, je možné natrvalo zaťažiť 51 W pri 70 ° C a má tak dokonca rezervy na požadovaných 45 W.

Bez ohľadu na to, či ide o zníženie vstupného napätia alebo teploty, napájací zdroj neznižuje samotný výkon. Za týchto podmienok bude istý čas dokonca fungovať, ale životnosť bude výrazne obmedzená. Zodpovedný vývojár by mal preto skontrolovať, či je možné vybraný zdroj napájania bezpečne prevádzkovať aj za najhorších podmienok.

Situácia pri inštalácii: Je zrejmé, že konvekčne chladený agregát, ktorý je tiež inštalovaný nad hlavou, musí pracovať za iných teplotných podmienok ako agregát s komponentmi smerujúcimi nahor. V zásade existujú tri možnosti určenia vplyvu rôznych pozícií inštalácie:

  • Možnosť 1: Výrobca stanovil teplotné limity pre určité komponenty.
  • Možnosť 2: Výrobca ponúka simuláciu aplikácie, pomocou ktorej simuluje prevádzkové podmienky zákazníka (ako je teplota, inštalácia a schéma zaťaženia). Pomocou meraní môže robiť presné výroky o tom, či by sa za týchto podmienok mala používať napájacia jednotka.
  • Možnosť 3: Výrobca už zaznamenal do svojho údajového listu rôzne podmienky inštalácie.

Musí sa brať do úvahy iná montážna poloha a kryt, ktorý bráni voľnej konvekcii. Výsledkom sú rýchle odchýlky od 10% do 20% v porovnaní s normálnou polohou inštalácie. Najbezpečnejším spôsobom, ako nájsť ideálny zdroj napájania, je najmä v takýchto zvláštnych aplikačných situáciách nastavenie aplikácie spolu s výrobcom.