Helyes megközelítés az áramellátás kiválasztásában és tervezésében; Elektronika-Ma
Három fő lehetőség van, bár a bonyolultabb rendszerek mindhárom kombinációján alapulhatnak. Az első lehetőséget a tapasztalt mérnökök ismerik legjobban az elektronikus tervezésben, mégpedig az egyedi tápegység áramköre, bár ez gyakran magában foglalja a szokásos, polc nélküli áramszabályozók kombinációját, valamint a diszkrét teljesítménytranzisztorokat és a szűréshez és kondicionáláshoz szükséges passzív alkatrészeket. A második lehetőség egy modul, amely magában foglalja az egyedi megoldásban található összetevők kombinációját, egyetlen „csomagban” kapható, külső földelőcsapokkal, valamint az elektromos vezetékek bemeneti és kimeneti csatlakozásaival. Az ilyen modulok gyakran teljesen be vannak zárva a környezetvédelem és az egyszerű ragasztás érdekében. A harmadik lehetőség a polcon meglévő tápegységeket foglalja magában, ezek sorozatgyártású termékek, amelyeket a projekt igényeitől függően lehet megvásárolni: teljesen beágyazott vagy nyitott (nyitott keretű). A teljesen beágyazott verzió előnyös azoknál a rendszereknél, ahol felhasználói hozzáférésre van szükség, mivel ez biztosítja a legmagasabb szintű biztonságot.
Az egyedi tervezésű, konfigurált modulok vagy szabványos tápegységek használata gyakran hagyománynak tekinthető. A "mi mindig is így tettünk" nem feltétlenül hibás válasz, de lehet a tapasztalatokból levont következtetés, és nem szabad könnyen megdönteni, de meg kell érdemelni egy új projekt kialakítását a változó körülmények és technológiák mellett. más megközelítés.
Ha egy új terméknek jelentős változásra van szüksége az áramellátásban, akkor lehet értelme annak a csapatnak, amely hozzászokott az egyedi projektek készítéséhez, konfiguráció alapú megvalósításra vagy PSU-ra (tápegységre) vált, sorozatszám. A külső vagy teljesen integrált tápegységek gyártói általában a vonatkozó szabványoknak megfelelő tanúsítást nyújtanak be. A modulokat úgy alakítják ki, hogy megfeleljenek a szabványoknak, de a végső rendszerek, amelyekben működni fognak, tanúsítást igényelnek.
A forgalomba hozatali idő kérdése hasonló következtetéshez vezethet. A készen tervezett PSU-forrás általában a leggyorsabb piacra jutási időt eredményezi - ha ez megfelel a rendszer esetének. Egy külső gyártótól származó egyedi PSU-forrás megköveteli a tervezés, a kiigazítás és az integráció idejét is, ami növeli a piacra kerülési időt. Ha a testreszabás fontos, a modulok nagyobb rugalmasságot kínálnak, de hosszabb tervezési és integrációs ciklust eredményeznek, különösen ott, ahol tanúsításra van szükség. A legtöbb tervezői csapatnál mindkét lehetőség gyorsabb lesz, mint egy teljesen egyedi áramkör létrehozása.
Méretét tekintve azonban egy teljesen testreszabott áramkör könnyen megadhatja a legjobb lehetőséget. A rendszerkövetelményeket ismerő tervező a többi áramköri kártya köré építheti az áramforrást. Lehet, hogy ez nem a lehető leghatékonyabb projekt a teljesítmény watt/köbcentiméter tekintetében, de megfelel a rendszer többi részének oly módon, hogy minimalizálja a térfogatot anélkül, hogy veszélyeztetné a hűtéshez szükséges légáramlást. A modulokat gyakran úgy tervezik, hogy csökkentett méretet és költséget eredményezzenek, és a hangerő csökkentése érdekében gyakran használják az új kapszulázási technikákat. Ezek akkor válnak kiváló választássá, ha a célrendszer követelményei megfelelnek a rendelkezésre álló modulok jellemzőinek.
Előfordulhatnak olyan helyzetek, amikor maguk a modulok külön-külön rendkívül kompaktak, de a kívánt alkalmazáshoz szükséges kombináció kihasználatlan kapacitásokhoz és távvezetékekhez vezet, amelyek végül megnövelik a megoldás méretét és összköltségét. Számos modulopció áll azonban rendelkezésre a viszonteladókon keresztül, mint például a Farnell, amely minden eddiginél könnyebben kiválaszthatja a célalkalmazáshoz a legjobban illeszkedő modulok kombinációját. A tápegység modulok opcióinak növekvő száma ellenére, ha egy célprojektnek különleges követelményei vannak, a tervező csapatnak kompromisszumot kell kötnie a speciális távvezetékek egyedi tervezésű moduljainak méretével vagy kombinációjával kapcsolatban.
A modulgyártókhoz hasonlóan a soros PSU feszültségforrások szállítói is rendkívül kompakt termékeket hozhatnak létre, optimalizált gyártási technológiák alapján. Következésképpen gyakran olyan modelleket kínálnak, amelyek nagy teljesítménysűrűséget biztosítanak, ha watt/köbcentiméterben fejezik ki őket. A szokásos, beszerezhető tápegységeket azonban bizonyos mértékig gyakran felül kell határozni annak érdekében, hogy a katalógus termékeket a célalkalmazás maximális használhatóságához igazítsák. Az eredmény a kívántnál nagyobb formai tényező lehet.
A költségek tekintetében egyértelmű különbségek vannak a fejlesztési költségek és a standard megoldások által kínált költségek között.
A szokásos tápegység (PSU) költsége általában magasabb lesz, mint a modul alapú vagy egyedi tervezésű modellek esetében. De a szabványos használatra kész megoldás előnye, hogy alig vagy egyáltalán nem tartalmaz fejlesztési költségeket, ami nagyon fontos lehet kis volumenű projekteknél. Ha az egységárak túlságosan befolyásolják a célalkalmazást, akkor valószínűleg az egyedi tervezés opció kínálja a legnagyobb előnyt, bár a legnagyobb fejlesztési költségekkel jár.
Bár az egyedi áramkörök a leghosszabb fejlesztési idővel járnak, a gyártók számos támogatási eszközt fejlesztettek ki, amelyek jelentősen leegyszerűsítik a megfelelő tápegységek áramköri lapjának kiválasztását és kialakítását. Példa erre a Maxim Integrated által kifejlesztett DC-DC EE-Sim tervezőeszköz. Az intuitív blokkok révén a mérnök megadhatja az alkalmazásspecifikus követelményeket, és beszerezhet egy kapcsolási rajzot, áramköri szimulációs eredményeket és a megvalósítást támogató anyagok listáját.
Érdemes megjegyezni azt is, hogy nincsenek egyértelmű különbségek az energiamegoldások típusai között. Az olyan szállítók, mint a TDK-Lambda, moduláris tervezési technikákat alkalmaznak a soros PSU-források kényelmének biztosítására, a jól beállított modulok rugalmasságával és teljesítményével. A spektrum másik végén az alkatrészgyártók a kapszula szintű integráció előnyeit kihasználva olyan rendkívül összetett energiaarchitektúrákat hoznak létre, amelyek korábban csak a teljesen beágyazott DC/DC konverterekben voltak megtalálhatók.
Az eredmény a lehetőségek széles skálája, amelyeket a tervező csapatok figyelembe vehetnek, amikor kiválasztják a projektjük legjobb áramellátási stratégiáját. Minden projektet a saját képességei alapján kell megítélni, a fent leírt kritériumok alapján. A követelmények alapos elemzése megmutatja, hogy a görbe melyik pontja - a soros eszköztől a teljesen testreszabottig - a legjobban megfelel az alkalmazás igényeinek.
Szerző:
Cliff Ortmeyer, Globális igazgató - műszaki marketing, Farnell