Вибір блоків живлення – Частина 1

Під час проєктування схеми чи системи в проєкт прийде час, де потрібно вибрати джерело живлення. Найкращий підхід на цьому етапі – це перерахувати вимоги, найважливіші для вашої цілі. Це завжди охоплює вхідну та вихідну сторони (напруга та струм) та інші ключові неелектричні вимоги, такі як параметри навколишнього середовища.

 

Однак, коли ви вперше отримуєте доступ до технічних даних, здавалося б, відповідного джерела живлення, можна не зрозуміти чи навіть злякатись. Очевидно, надається багато даних. Але порівняно з тими вимогами, які ви підготували, ймовірно, інформації набагато більше, ніж ви могли очікувати. Питання в тому, наскільки важливі ці дані, і чи потрібно все враховувати при будь-яких випадках?

 

Таблиці з даними створювались та допрацьовувались протягом багатьох років, і кожен постачальник джерел живлення має власний стиль і макет. Це може ускладнити порівняння пристроїв від різних постачальників, але це має спростити порівняння різних моделей від одного постачальника. Хоча не вся інформація є однаково важливою, уся вона існує з певних причин. Хтось у якийсь час запитував інформацію досить часто, щоб постачальник вирішив включити її для всіх своїх клієнтів. Хитрість полягає в тому, щоб визначити, які записи таблиці даних важливі для вас і вашої розробки.

 

Тут ми пробираємося через основний макет таблиці даних, щоб зрозуміти, що означає кожен запис, який визначає сторону входу.

Одна серія джерела живлення може охоплювати багато різних параметрів вхідної та вихідної напруги, ефективності та вихідного струму. Замість того, щоб створювати таблицю даних для кожного варіанту, ця таблиця даних охоплюватиме багато різних моделей з однаковими базовими корпусами та кріпленнями, функціями й орієнтацією на той самий простір застосування (наприклад, залізниця, медицина, промисловість). На першій сторінці наведено базовий огляд можливостей сімейства та короткий опис, застосовний до всіх пристроїв.

 

Далі наведено таблицю конкретних пристроїв, основні відмінні характеристики моделі, такі як вхідна напруга, вихідна напруга, вихідний струм і ефективність, а також номер замовлення для кожної моделі. Однак те, що саме з’являється на початку, залежить від моделі, тому, якщо тут відсутній параметр, він, ймовірно, має більше варіацій між моделями та перерахований пізніше в таблиці даних.

 

Можуть бути додаткові специфікації для конкретної моделі, але вони будуть розміщені пізніше. Це допомагає сприяти читабельності першого розділу. Специфікації, які відрізняються залежно від моделі, але не будуть вказані в таких таблицях, це такі аспекти, як пульсації та шум, а також ємнісне навантаження.

У цьому розділі визначено обмеження щодо сторони входу джерела живлення. Не завжди будуть включені всі описані тут характеристики – це залежатиме від конкретних функцій і можливостей джерела живлення та від того, чи були вони розглянуті в таблиці моделей.

Верхня та нижня межа напруги встановлюється для входів змінного (змінного) та/або постійного струму. Деякі джерела живлення можуть працювати від змінного та постійного струму; якщо так, це буде зрозуміло в цьому розділі. Для моделей змінного струму наведено обмеження частоти вхідного джерела живлення.

Надане максимальне значення дає змогу переконатися, що кабелі живлення або траси друкованої плати мають відповідні розміри. Забезпечення струму холостого ходу при номінальній вхідній напрузі дозволяє перевірити джерело живлення, якщо є сумніви, що воно може бути несправним, і дозволяє оцінити споживання струму в режимі очікування.

Коли джерело живлення вмикається, виникає початковий стрибок струму в блок, оскільки конденсатори та трансформатори подаються під напругу. Значення цього пікового струму змінюється залежно від багатьох факторів, включаючи вхідну напругу, швидкість її наростання та температуру навколишнього середовища. Хоча такі піки можуть у багато разів перевищувати заявлений номінальний струм джерела живлення, піки повертаються до номінальних рівнів протягом кількох мілісекунд. Крім того, немає ризику для повільного перегорання запобіжника або автоматичного вимикача типу C. Слід зазначити, що пусковий струм не пов'язаний з навантаженням, підключеним до джерела живлення.

 

Після запуску можна спостерігати перевищення вхідної напруги на перетворювач DC/DC. Рівень перевищення залежить від електричної схеми навколо перетворювача та може призвести до ризику пошкодження перетворювача. Стрибкова напруга визначає максимальну напругу та тривалість, яку може витримати перетворювач, що дозволяє оцінити потенційний ризик і розробити можливості пом’якшення. Цю специфікацію не слід плутати зі специфікацією перенапруги в розділі EMC таблиці даних.

Незважаючи на те, що перетворювач гарантовано працює до V IN(min), іноді потрібна ясність щодо роботи нижче цього рівня. Якщо вказано значення блокування зниженої напруги, це точка, нижче якої перетворювач точно вимкнеться. Це може допомогти, коли розробники хочуть зрозуміти, що станеться, коли виникнуть невеликі провали вхідної напруги. Усі джерела живлення перестануть працювати в певний момент, нижчий за V IN(min), але без специфікації блокування немає ясності щодо того, коли це станеться, чи це одна й та сама точка для всіх встановлених пристроїв.

Опис вхідного захисту, якщо включено, інформує про внутрішній тип запобіжника джерела живлення та номіналу внутрішнього запобіжника джерела живлення. Це суто інформативно. Також може бути рекомендований вхідний запобіжник. Це необхідно для захисту схеми живлення перетворювача, а не для захисту самого перетворювача. Така інформація дозволяє знайти відповідний запобіжник або автоматичний вимикач типу C. Також можна вказати стиль фільтра, що може бути корисним, якщо розглядається додаткова фільтрація вхідних даних.

Цей параметр, який іноді називають «зворотнім пульсаційним струмом», вказує на споживання імпульсного струму, викликане стрибками перемикання, пов’язаними з частотою перемикання перетворювача. Він проявляється у вигляді перебоїв високочастотного струму, що накладаються на вхідний постійний струм. Електропроводка або доріжки до конвертора, діючи як антена, зазвичай випромінюють цей шум.

Ця функція рідко доступна, оскільки реалізована за допомогою діода, паралельного входу. У разі зміни полярності вхідної проводки перетворювач буде захищено, але це призводить до короткого замикання джерела, що може спричинити пошкодження, якщо не встановлено запобіжник або автоматичний вимикач.

У цій першій статті  про розуміння специфікацій перетворювача потужності ми розглянули першу сторінку інформації в таблиці даних і те, як визначаються вхідні характеристики. Звичайно, є ще багато чого, що потрібно враховувати. У нашому наступному дописі в блозі ми детально розглянемо специфікації виходу, пояснюючи всі варіанти, які можна розглянути. Потім, в останньому блозі на цю тему, ми розглянемо загальні специфікації, які охоплюють усе: від інформації про навколишнє середовище до теплових елементів і профілів пайки.