Як правильно вибрати блок живлення для своєї конструкції; починаючи з точних вимірювань перетворювача постійного/постійного струму

Однією з тем, про яку власники автомобілів неодноразово люблять говорити, є дані про ефективність свого автомобіля.

Багато людей вже говорили, що споживачів вводять в оману, коли їхні машини споживають більше палива, ніж вказано у даних виробника, але чи "введений в оману" правильний термін для використання? Або ми маємо справу з темою, з якою дизайнери в електронній галузі вже давно знайомі, і що дані, зібрані в лабораторії, відрізняються від даних, зібраних від фактичного використання?

Як це відбувається? Чи є показання насправді неправильними, або є міркування, які потрібно враховувати в той момент, коли джерело змінного/постійного струму або перетворювач постійного струму/постійного струму інтегровані в схему?

Зрештою, всім повинно бути зрозуміло, що автомобіль, випробуваний без ваги всередині на визначеній випробувальній доріжці, споживає менше, ніж коли він повністю завантажений сім’єю з чотирьох осіб на найближчій горі.

Як правило, особисті обставини, такі як бюджет, визначатимуть, який автомобіль ми купуємо, але як ми обираємо правильні компоненти для подачі потужності?

Аналіз вимоги

Перше, що нам слід зробити, це визначити, для чого потрібне відповідне джерело живлення, і це породжує кілька, очевидно, простих попередніх питань.

Ключова мета - привести вхідну напругу для програми до нового потенціалу.

Поділяти потенціал чи ні?
Які діапазони вхідної та вихідної напруги та що потрібно при якому вихідному струмі?
Для якого дизайну я маю місце? Наприклад, чи диктують це інші компоненти на платі?
Для чого потрібен кінцевий продукт, для якого потрібна схема?
Яких норм потрібно дотримуватися? (Промислові, залізничні або медичні)
В яких умовах навколишнього середовища буде застосовуватися програма?
Наскільки надійною повинна бути або повинна бути вся схема та застосування?

Тож, хоча Porsche 911 - чудовий автомобіль, легко зрозуміти, що він не підійде для експедиції південноамериканським тропічним лісом - де, напевно, кращим варіантом буде джип на 4 колеса.

Але вибір відповідного джерела живлення не завжди такий простий, як вибір правильного автомобіля.

Після того, як стандартні основні питання з’ясуються, ми дійдемо до тих, які ця стаття має на меті дослідити більш повно:

Як я можу правильно виміряти та уникнути помилок?
Як мені боротися з брижами та шумом?
Що відбувається у випадку пускового струму?
Що мені потрібно знати щодо електромагнітної сумісності? (ЕМС)

Напевно, ми всі хотіли б конвертер, який відповідає всім необхідним вимогам за один раз - готове рішення, але зазвичай нам потрібно витратити більше - це тому, що нам потрібен більше одного конвертора для задоволення вимог або додаткової проводки для досягти тих значень, які нам потрібні.

То що нам потрібно встановити, щоб знайти рішення? Першим кроком є визначення, які значення вимірювань нам потрібні - просте вимірювання дозволяє легко зробити приблизну оцінку: вхідної та вихідної напруги та струму на перетворювачі, навантаження та можливих змін ефективності.

Уникнення помилок вимірювання

Основним моментом, який слід врахувати, є те, що кожне вимірювання змінює фактичний стан ланцюга, і будь-який вплив повинен бути мінімальним.

Це означає, що доцільно проводити 4-провідні вимірювання навіть для "простого вимірювання". Вимірювання струму та напруги за допомогою незалежних випробувальних провідників означає, що власний опір виводів буде мати менший вплив на значення.

Також важливо подумати про кінцеве використання.

Наприклад, в операційному залі може бути 30 м проводів між джерелом живлення та фактичним навантаженням. Якщо навантаження становить 24 В, джерело потребує вищої вихідної напруги, щоб компенсувати втрати напруги в дроті.

Це означає, що потрібно виміряти і навантаження, і джерело. Будь ласка, дивіться нижче приклад класичного 4-провідного вимірювання напруги на джерелі.

Принципова схема 4-провідного вимірювання з джерелом і навантаженням Traco Power

Встановлення та вплив пульсацій та шуму

Чому вимірюється Ripple & Noise? Незалежно від застосування, пульсації та шум перетворювача постійного/постійного струму можуть лежати в дійсній зоні його роботи, наприклад, у вимірювальному мосту, тому в результаті це потрібно розглянути та оцінити окремо.

Що вони собою являють і як їх можна чисто виміряти? Ми говоримо про пульсації в ланцюгах змінного/постійного струму та постійного струму/постійному струмі, коли нерегулярні збурення викликані внутрішніми ланцюгами, тоді як шум позначає піки, які періодично повертаються, що утворюються при перетворювальному пульсуванні на частоті перемикання. Для визначення фактичних значень головка щупа повинна безпосередньо контактувати з штифтами, заземлювальним кільцем, а також з вимірювальним наконечником, що контактує з ними. (Див. Нижче) Для того, щоб мати можливість порівняти результати з даними виробника, пропускна здатність осцилографа обмежена до 20 МГц, що є загальним значенням для лабораторних робіт.

Правильне застосування підказок вимірювань до перетворювача постійного/постійного струму зі штифтами Traco Power

Зазвичай шум і пульсації можна просто зменшити за допомогою двох конденсаторів з паралельним перемиканням, наприклад, конденсатора з металевою плівкою 100 нФ та електролітичного конденсатора 10 мкФ, завжди маючи на увазі, що на значення, представлені в таблицях даних, можуть впливати інші фактори під час кінцевого використання.

Робота з пусковим струмом

Ця інформація є важливою для забезпечення належних розмірів компонентів перед потоком.

Струм істотно залежить від швидкості перемикання, тому в ідеалі ртутні вимикачі слід використовувати в лабораторії
Джерело повинно мати найнижчий можливий внутрішній опір
Струм вимірюється розмагніченим наконечником

Температура навколишнього середовища також має великий вплив на пусковий струм. Наприклад, використання електролітичних конденсаторів сильно залежить від температури.

Нижче наведена схема, що демонструє приклад пускової напруги в світлодіодній лампі (жовта лінія). Зображення також показує схему напруги в лампі фіолетовим кольором. Добре бачити точку, в якій було ввімкнено пристрій, позначеною (Т, оранжевим), яка досягає свого максимального значення близько 10А і протягом 10м/с знову повертається до 300мА.

Пускова напруга перетворювача постійного/постійного струму в неактивному стані (холодна = кімнатна температура 25 ° C) Traco Power

Якщо у вас проблеми з пусковою напругою, що впливає на ланцюг, вам може допомогти використання термістора (NTC).

Електромагнітна сумісність

Важливо також встановити електромагнітну сумісність (електромагнітну сумісність) для загального застосування. Використання перетворювача постійного/постійного струму з внутрішнім фільтром не означає автоматично, що ви будете дотримуватися значень, визначених для програми, оскільки на сумісність з електромагнітною сумісністю можуть впливати кілька компонентів.

У багатьох випадках вихідна напруга повинна бути підключена до захисного заземлення з міркувань безпеки, і це може мати значний вплив на ЕМС. Зазвичай виробник джерела живлення може запропонувати поради щодо дотримання значень ЕМС.

Більшість виробників джерел живлення надають допомогу у вигляді пропозицій щодо відповідних фільтрів на своїх веб-сайтах, і, наприклад, на веб-сайті www.tracopower.com їх можна завантажити безпосередньо зі сторінки відповідного пристрою. Якщо ви не можете знайти електричні схеми для вибраного вами продукту, не соромтеся звертатися до виробника безпосередньо по телефону або електронною поштою.

Резюме

На закінчення, вам не потрібно докладати величезних зусиль для встановлення компонентів джерела живлення, необхідних для конструкції, якщо ви використовуєте допомогу виробників та доступні прості ресурси.

Перед будь-яким оцінюванням та вибором важливо чітко визначити свої вимоги, і існує велика різниця між прийняттям рішення що вам насправді потрібно, і що ти хотів би.

Повертаючись до виробників автомобілів, про яких ми згадували на початку цієї статті, важливо подумати про те, як правильно проводити вимірювання, і як кожен вимір впливає на зібрані значення. Випробувальні смужки та лабораторні умови визначаються, коли побудована схема, але в яких умовах ця схема буде фактично використовуватися?

Якщо на ринку немає відповідного пристрою, можливо, послідовне або паралельне перемикання або використання фільтра може дати бажані результати?

Виконання вимог до електромагнітної сумісності в значній мірі залежить від сфери застосування та її передумов, як і у випадку пульсацій, шуму та пускового струму.

Загальновідомо, що існує багато виробників, тому якість, а також ціна конкретного товару можуть сильно відрізнятися.

Чи достатньо вибрати «простий» небрендовий серійний пристрій, чи спроба заощадити повернеться, щоб укусити вас далі? Вам завжди потрібно вибирати висококласний варіант?

Остаточне рішення залежать від замовника, незалежно від будь-яких рекомендацій, але усталені постачальники можуть запропонувати клієнтам перевагу - бути виробником високої надійності з багаторічним досвідом та підтримкою продажів та програм у всьому світі.

Флоріан Хаас Флоріан Хаас більше 10 років працював у галузі медичних виробів у різних ролях управління продуктами. Він допомагає "перекласти" вимоги (і побажання) як фахівців з техніки та охорони здоров'я до свого інженерного відділу для розробки продукції. У TRACO Power (постачальник продуктів для перетворення енергії) Хаас та його команда відповідають за управління продуктами, маркетинг та комунікацію. До своєї маркетингової ролі в TRACO Power Хаас очолював групу з управління продуктами у Belimed (Швейцарія та Чарльстон, Північна Кароліна), компанії MedTech для лікарняного обладнання, що спеціалізується на переробці та стерилізації ендоскопії. Хаас також був глобальним менеджером з продуктів у Ziemer Ophthalmic Systems (Швейцарія) і відповідав за розробку та впровадження на ринок двох фемтосекундних лазерних систем для хірургії ока. Хаас має два дипломи, один з ділового адміністрування з акцентом на маркетинг/комунікації, а також ступінь в галузі інформаційних технологій в Університеті Люцерна (Швейцарія). [email protected]