Az ACDC tápegységek nem mérik túl az összes elektronikát
Az AC/DC tápegység megfelelő méretén és specifikációján túl az is fontos, hogy ne méretezzük túl. A túl sok jó dolog negatív hatással van a hatékonyságra, a hűtésre, a teljes rendszer méretére és esetleg magára a szolgáltatóra - a magasabb költségek mellett.
1. ábra: Az áramellátás hatékonysága a terhelés függvényében változik. A legnagyobb értéket a maximális névleges terhelés 80-95% -ánál kapjuk. A grafikon az N2Power XL280-48 tápegységet mutatja. N2Power
Az első és legnagyobb tényező, amelyet figyelembe kell venni a tápegység megtervezésekor, a kimenő teljesítmény és a terhelés összehangolása (1. ábra). Ha a maximális terhelés (egyenáramú egyenfeszültség és az áram) például 500 W, akkor egy 1000 W-os tápegység lényegesen nagyobb teret kínál a fejlesztéshez, mint amire ténylegesen szükség van.
Milyen következményekkel jár az ilyen tartalék tápegység használata? Előnye, hogy sok amper áll rendelkezésre a szükséges névleges feszültségértékekhez. De ez minden. Sokkal több hátrány van, ha ennyi kihasználatlan energia van.
Nem hatékony munkaterületek
A legnagyobb hátrány az eredménytelenséggel és annak következményeivel van összefüggésben. Minden tápegységnek megvan a maga hatékonysági-terhelési grafikonja (1. ábra). Jól megtervezett kapcsoló tápegységgel ez a hatékonyság a legnagyobb névleges terhelés 80-95% -a között van. Bár ez az általános irányelv nem vonatkozik a lineáris szabályozókra és tápegységekre, mivel ezek csak néhány wattos alacsony energiát szolgáltatnak, a legtöbb AC/DC tápegységgel elég jól működik.
Ránézésre
A teher a teherrel
Mennyi tápegységre van szükség a tervezéshez? Erre a kérdésre nem olyan könnyű válaszolni, mert fontos a csúcsterhelések csillapítása is. Aki fejlesztőként egyszerűen teljes mértékben elér, és túlméretezi az áramellátást, annak számos negatív mellékhatása van. A kiegészítő funkciók mellett is fontos, hogy csak azt vásárolja meg, ami valóban hasznos.
Alacsony terhelés esetén az áramellátás sok további hőt képes előállítani. Pontosan itt kezdődnek a fejlesztő problémái, amelyek nyilvánvaló és nem szándékos következményekkel járhatnak. A nyilvánvaló hatás az, hogy a készülék több energiát pazarol a hálózatból. Ez drágábbá teszi a tápegység működtetését: ezeket a költségeket könnyű meghatározni. A nagyobb áramforrás megvásárlása is drágább.
El a hőtől
E könnyen meghatározható tényező mellett vannak más hátrányok is, amelyeket nehezebb meghatározni. Az eloszlatni kívánt extra hő összetettebb kialakítást eredményez, és a költségvetési kérdéseket konvekciós hűtéssel (ami már nem biztos, hogy lehetséges), ventilátorokkal, légáram elrendezéssel és hűtőbordákkal kell megoldani. Ezek az alternatívák közvetlen költségekkel járnak, és anyagokat, megbízhatatlanságot, valamint csomagolási és elrendezési korlátokat jelentenek. Még több funkció beillesztésének rugalmassága is korlátozott, vagy a ház nagyobb lesz. A magasabb tápegységnek nagyobb a lábnyoma is.
Ha nagyobb tápegységet választ, akkor kevesebb a gyártó és a második forrás szolgáltatója is. Lehet, hogy ez nem aggasztja a fejlesztőket, de problémákat okozhat a beszerzési részleg vagy az EMS számára.
Méretezés utána
Emiatt a legtöbb AC/DC tápegység-gyártó számos hasonló egységet kínál, amelyek csak kimeneti teljesítményükben különböznek. Ez lehetővé teszi a tápegység méretének a terheléshez történő hozzáigazítását anélkül, hogy felesleges kapacitásokat hozna létre. Az N2Power XL sorozatú váltakozó áramú/egyenáramú tápegységei 125, 160, 275 és 375 W névleges teljesítménnyel állnak rendelkezésre.
2. ábra: Az N12Power XL125 (125 W) (balra) és XL160 (160 W) AC/DC tápegysége elsősorban névleges teljesítményükben különbözik. A méretek, méret, csatlakozások és egyéb specifikációk megegyeznek. N2Power
Az ilyen szorosan méretezett tápegységek csak névleges teljesítményükben különböznek, de azonos méretekkel és csatlakozásokkal rendelkeznek. Ez megkönnyíti a cserét, szétszerelést vagy frissítést, amint a terhelési követelmények megváltoznak. A 2. ábra az N2Power XL125 és XL160 modelleket mutatja, amelyek 3,5 hüvelyk (7,5x12,5 cm2) méretűek, és mindkettő azonos méretekkel rendelkezik.
Méret helyes
A tervezés megtervezése kisebb teljes energiafogyasztásra, majd a maximális terheléshez való igazítása a valóságban nem életképes megoldás. A probléma a maximális/csúcsterhelés és a tipikus terhelés közötti nagy arány. A 2: 1 vagy akár 3: 1 arány általában itt általános. A tápegységet a csúcsterhelésre kell megtervezni, de legtöbbször ez az érték alatti követelményeknek megfelelően működik, ezért pontosan az nem hatékony tartományban.
Van ennek módja. Például egy kiegészítő emlékeztető, szuper kondenzátor vagy más technológia képes fedezni a csúcsterheléseket. Mindazonáltal ezek a megoldások új tervezési problémákat okoznak, mivel hozzá kell adni a terheléshez, és a terhelés átmeneteihez kell igazítani. Tehát a túlméretezés elkerülése érdekében a rendszer maximális terhelését a lehető legnagyobb mértékben le kell csökkenteni a tipikus terhelési értékre.
A hatékonyságon túl
Egyéb tényezőket, amelyeket figyelembe kell venni, a hőmérséklet-tartomány, az üzemi feszültségtartomány, a vezeték/terhelés szabályozása, a védelem különféle foka, redundancia és az I/O.
Az üzemi környezettel és a hűtéssel kapcsolatban felmerül a kérdés, hogy milyen működési hőmérsékletre van szükség a tápegységhez. A magasabb hőmérsékletre tervezett tápegység többe kerül - de kevesebb hűtést is lehetővé tesz. Az alacsony hőmérsékleten való működést is figyelembe kell venni, például amikor az alkalmazást mínusz hőmérsékleten kapcsolják be.
További szempont a váltóáramú hálózat névleges feszültsége: Szükség van-e tápegységre 115 vagy 230 VAC-hoz, vagy egy széles bemeneti feszültségtartománnyal, amely mindkét értéket lefedi? Itt is mérlegelnie kell: mindkét tápegység tápegysége valamivel drágább, de a többletköltségek megtérülhetnek, mert több ilyen típusú tápegység vásárolható meg, ami csökkenti a vásárlás és a támogatás költségeit.
Tolerancia kérdés
Kicsit bonyolultabbá válik a névleges hálózati feszültség körüli tűréssel. A tápegységet mérsékelt ± 5% eltérésre, közepes ± 10% eltérésre vagy akár ± 20% tartományra kell tervezni? Az erősen ingadozó váltakozó áramú hálózatokon üzemeltetett tápegységek (a specifikáción belül) drágábbak és csak néhány szolgáltatótól kaphatók. A nagy ingadozások tolerálása esetén költséghatékonyabb egy külön előszabályozó beépítése, amely a hálózati kábelt szűkebb helyen tartja, majd olcsó tápegységet használ.
Milyen szintű abszolút pontosságot, stabilitást és szabályozást igényel a rendszer? A legtöbb tápegységet gyárilag egy névleges kimeneti értékre állítják be, ami azt jelenti, hogy az egység viszonylag pontosan megfelel a megadott értéknek. A stabilitás és a szabályozás azonban szolgáltatónként eltérő, és a szigorúbb előírások növelik a költségeket. Ezek a további előírások akár feleslegesek is lehetnek.
Ennek az az oka, hogy sok váltakozó áramú tápvezeték több sávból áll, az első szakasz váltakozó áramú/egyenáramú átalakítója pedig az IBC (közbenső busz átalakító) vagy a POL (terhelés pontja) átalakítót táplálja. végsín. Ezek az egyenáramú/egyenáramú átalakítók biztosítják a tényleges feszültséget a rendszer számára, és elviselik az apró változásokat az AC/DC tápegységtől az egyenáramú bemenetekig.
Általános védelem
Szinte minden szolgáltató olyan funkciókat kínál, mint a túlfeszültség és a rövidzárlat elleni védelem. Néhány további védelmet nyújt a magas hálózati tranziensek, köztük a villám okozta feszültség-tüskék ellen. Ha ilyen események nem várhatók, vagy ha az áramellátást külső, különálló alkatrészek védik, akkor a nagyobb védelmet nyújtó egység helyett az alapvető tranziens előírásoknak megfelelő egység használható.
Egyes gyártók N + 1 képességet kínálnak, ami azt jelenti, hogy az automatikus kapcsolással ellátott tápegységeket fel lehet használni abban az esetben, ha a tápegység meghibásodik. Ha erre a megbízhatósági szintre nincs szükség, vagy ha csak egyetlen AC/DC tápellátást részesít előnyben, akkor ezt a funkciót lehet és el kell kerülni.
Nagyobb rendszerekben megfigyelhető az a tendencia, hogy a tápegység a saját üzemi állapotát (különösen a belső hőmérsékletet) kommunikálja a rendszermonitorral. Ezután a működési paraméterek a rendszervezérlőn keresztül is megváltoztathatók. Az ilyen típusú tápellátás/rendszer interakciót nem igénylő alkalmazások esetén nincs szükség I/O portra (I 2 C, PMBus, SPI) és a kapcsolódó áramkörökre a tápegységben.
Csak ne vigyük túlzásba
Függetlenül attól, hogy a tápegység túlméretezett-e a rendszerkövetelmények vagy a tápellátási paraméterek megértésének hiánya miatt, vagy csak biztonságban akar lenni - erre nincs ok. Mint minden fejlesztési döntésnél, pontosan meg kell adnia, mire van szükség, és nem többet. Miután megismerte a projekt prioritásait, alkalmazási területét és minden szempontját, a megfelelő tervezési eredmények születnek.