Напојувањето ACDC не ја преголеми целата електроника
Покрај точната големина и спецификација на напојување со наизменична струја, исто така е важно да не се преголеми. Премногу добра работа има негативни ефекти врз ефикасноста, ладењето, големината на целокупниот систем и можеби дури и врз самиот провајдер - покрај поголемите трошоци.
Слика 1: Ефикасноста на напојувањето се менува со товарот. Најголемата вредност се добива од 80 до 95% од максималното номинално оптоварување. Графиконот го покажува напојувањето за N2Power XL280-48. N2Power
Првиот и најголемиот фактор што треба да се земе предвид при дизајнирање на напојување е да се совпадне излезната моќност со товарот (Слика 1). Ако максималното оптоварување (еднонасочен напон со напон од струја) е 500 W, на пример, единица за напојување од 1000 W нуди значително поголем простор за развој отколку што е реално потребно.
Кои се последиците од користењето на напојување со толку многу резерва? Предноста е што многу засилувачи се достапни за потребните номинални вредности на напон. Но, тоа е за сè. Постојат многу повеќе неповолности кога има толку многу неискористена енергија.
Неефикасни работни простори
Најголемиот недостаток има врска со неефикасноста и нејзините последици. Секоја единица за напојување има свој графикон за ефикасност-оптоварување (слика 1). Со добро дизајнирано напојување за вклучување, оваа ефикасност е најголема во опсег од 80 до 95% од максималното номинално оптоварување. Иако ова општо упатство не се однесува на линеарни регулатори и напојувања, бидејќи тие обезбедуваат само мала моќност од неколку вати, тоа се вклопува прилично во повеќето напојувања со наизменична струја.
На прв поглед
Товарот со товарот
Колку напојување му е потребно на дизајнот? Ова прашање не е толку лесно да се одговори, бидејќи е исто така важно да се измерат врвните оптоварувања. Секој што, како развивач, едноставно допира до крај и го преголеми напојувањето, има многу негативни несакани ефекти. Дури и со дополнителните функции, важно е да го купите само она што е всушност корисно.
Кога работите со мал товар, напојувањето може да генерира многу дополнителна топлина. Токму тука започнуваат проблемите за инвеститорот, што може да има очигледни и несакани последици. Очигледен ефект е дека уредот троши повеќе енергија од мрежата. Ова го прави напојувањето поскапо за работа: овие трошоци се лесни за утврдување. Поголемо напојување е исто така поскапо за купување.
Далеку со топлината
Покрај овој фактор, кој е лесен за утврдување, постојат и други недостатоци кои потешко се утврдуваат. Дополнителната топлина што треба да се дисипира резултира во посложено дизајнирање и буџетски проблеми што треба да се решат со ладење со конвекција (што можеби повеќе не е можно), вентилатори, распоред на проток на воздух и ладилници. Овие алтернативи додаваат директна цена и додаваат материјали, несигурност и ограничувања на пакувањето и распоредот. Дури и флексибилноста да се интегрираат повеќе функции во куќиштето е ограничена или куќиштето станува поголемо. Поголема единица за напојување има и поголем отпечаток.
При избор на поголема единица за напојување, има и помалку производители и даватели на втор извор. Ова можеби не ги загрижува програмерите, но може да предизвика проблеми за одделот за набавки или ЕМС.
Скалирање потоа
Поради оваа причина, повеќето производители на напојување со наизменична струја/DC нудат различни слични единици кои се разликуваат само во излезната моќност. Ова овозможува големината на единицата за напојување да се прилагоди на товарот без да се создадат вишок капацитети. Единиците за напојување AC/DC од серијата XL од N2Power се достапни со номинална моќност од 125, 160, 275 и 375 W.
Сл. 2: Пакетот за напојување AC/DC XL125 (125 W) (лево) и XL160 (160 W) од N2Power се разликуваат главно во нивната номинална моќност. Димензиите, големината, врските и другите спецификации се исти. N2Power
Напојувања со вакви цврсто димензионирани вредности се разликуваат само во однос на нивната номинална моќност, но имаат исти димензии и врски. Ова ја олеснува размената, демонтира или надградува веднаш штом се променат барањата за оптоварување. Слика 2 ги покажува N2Power XL125 и XL160, кои со 3 на 5 инчи (7,5 на 12,5 см 2) и двете имаат исти димензии.
Димензија правилно
Да се дизајнира дизајнот за помалку вкупна потрошувачка на енергија и потоа да се прилагоди на максималното оптоварување, не е остварлива опција во реалноста. Проблемот е во големиот сооднос помеѓу максималното/врвното оптоварување и типичното оптоварување. Односот од 2: 1 или дури 3: 1 обично е вообичаен тука. Напојувањето мора да биде дизајнирано за врвни оптоварувања, но поголемиот дел од времето ќе работи за барања под оваа вредност, а со тоа и точно во неефикасниот опсег.
Постојат начини околу ова. На пример, дополнителен засилувач, супер кондензатор или друга технологија може да ги покрие врвните оптоварувања. Сепак, секое од овие решенија носи нови проблеми во дизајнот, бидејќи тие треба да се додадат на товарот и да се прилагодат на преодните оптоварувања. Значи, со цел да се избегне преголеми димензии, максималното оптоварување на системот треба да се намали што е можно повеќе до типичната вредност на оптоварувањето.
Надвор од ефикасноста
Другите фактори кои треба да се земат предвид вклучуваат температурен опсег, работен опсег на напон, линија/контрола на оптоварување, различни степени на заштита, вишок и I/Os.
Во однос на работната околина и ладењето, се поставува прашањето која работна температура е потребна за единицата за напојување. Напојување кое е дизајнирано за повисоки температури чини повеќе - но исто така овозможува и помалку ладење. Работата на ниски температури исто така мора да се земе предвид, на пример, ако апликацијата е вклучена на температури под нулата.
Друго разгледување е номиналниот напон на мрежата за наизменична струја: Дали е потребна единица за напојување за 115 или 230 VAC, или онаа со широк опсег на влезен напон што ги опфаќа обете вредности? И тука треба да измерите: единица за напојување и за двете AC вредности е генерално малку поскапа, но дополнителните трошоци може да бидат исплатливи, бидејќи може да се купат повеќе единици за напојување од овој тип, што ги намалува трошоците за набавка и поддршка.
Прашање за толеранција
Станува малку покомплицирано со толеранцијата што е потребна околу номиналниот напон на системот. Дали напојувањето треба да биде дизајнирано за умерено отстапување ± 5%, средно отстапување од ± 10% или дури и за опсег од ± 20%? Единиците за напојување што работат на силно флуктуирани мрежи на наизменична струја (во рамките на спецификацијата) се поскапи и достапни само од неколку провајдери. Доколку се толерираат големи флуктуации, поекономично е да се инсталира посебен пред-регулатор кој го одржува кабелот за струја во потесна област и потоа да се користи единица за напојување со ниска цена.
Кое ниво на апсолутна точност, стабилност и регулација бара системот? Повеќето напојувања се поставуваат во фабриката за номинална излезна вредност, што значи дека единицата ја исполнува одредената вредност релативно прецизно. Сепак, стабилноста и регулацијата варираат од давател на добавувач, а построгите спецификации ги зголемуваат трошоците. Овие дополнителни спецификации може да бидат дури и излишни.
Причината за ова е што многу шини за напојување AC-DC сега се состојат од неколку фази, при што конверторот AC/DC од првата фаза го напојува конверторот IBC (конвертор на средна шина) или POL (точка на оптоварување) наместо на завршна шина. Овие DC/DC конвертори обезбедуваат вистински напон за системот и тие можат да толерираат мали промени од напојување со наизменична струја до нивните DC влезови.
Сеопфатна заштита
Скоро сите провајдери нудат функции како што се заштита од пренапон и кратки кола. Некои нудат дополнителна заштита од преодни мрежи со висока мрежа, вклучително и скокови на напон предизвикани од гром. Доколку не се очекуваат вакви настани или ако напојувањето е заштитено со надворешни дискретни компоненти, може да се користи единица што ги исполнува основните минливи спецификации наместо онаа што нуди поголема заштита.
Некои производители нудат можност за N + 1, што значи дека може да се користат напојувања со автоматско вклучување во случај на прекин на напојувањето. Ако ова ниво на сигурност не е потребно или ако се претпочита само едно напојување со наизменична струја/еднонасочна струја, оваа функција може и треба да се избегнува.
Во поголемите системи постои тренд единицата за напојување да комуницира сопствени работни состојби (особено внатрешната температура) со мониторот на системот. Потоа, параметрите за работа исто така можат да се менуваат преку системски контролер. За апликации кои не бараат ваков вид интеракција на напојување/систем, I/O порта (I 2 C, PMBus, SPI) и придружни кола во единицата за напојување не се потребни.
Само не претерувајте
Дали единицата за напојување е преголема поради недостаток на разбирање за барањата на системот или за параметрите за напојување или само сакате да бидете на безбедна страна - нема причина за тоа. Како и со сите одлуки за развој, треба да наведете што точно е потребно и не повеќе. Откако ќе бидат познати приоритетите на еден проект, неговото поле на примена и сите размислувања, вистинските резултати од дизајнот.