Как правильно выбрать источник питания для вашего проекта


Многие люди уже говорили, что потребителей вводят в заблуждение, когда их автомобили потребляют больше топлива, чем указано в данных производителя, но правильно ли использовать термин «введен в заблуждение»? Или мы имеем дело с предметом, с которым разработчики электронной промышленности давно знакомы, что данные, собранные в лаборатории, отличаются от данных, собранных при реальном использовании?


Как это происходит? Являются ли показания неправильными, или есть соображения, которые необходимо учитывать в момент включения источника питания переменного/постоянного тока или преобразователя постоянного/постоянного тока в цепь?


В конечном счете, всем должно быть ясно, что автомобиль, испытываемый без веса внутри на определенной тестовой трассе, потребляет меньше энергии, чем когда он полностью загружен семьей из четырех человек на склоне ближайшей горы. Как правило, личные обстоятельства, такие как бюджет, определяют, какой автомобиль мы покупаем, но как нам выбрать правильные компоненты для обеспечения мощности?


Анализ требования


Первое, что должны сделать, это определить, для чего нужен соответствующий источник питания, и это вызывает несколько, казалось бы, простых предварительных вопросов. Основная цель состоит в том, чтобы привести входное напряжение для приложения к новому потенциалу.

 

Разделять потенциал или нет?


Каковы диапазоны входного или выходного напряжения и что требуется при каком выходном токе?
Для какого дизайна у меня есть место? Например, диктуют ли это другие компоненты на плате?
Для какого продукта нужна схема?
Какие правила необходимо соблюдать? (Промышленный, железнодорожный или медицинский)

 

В каких условиях окружающей среды будет использоваться приложение?


Насколько надежными должны быть вся схема и приложение?


Таким образом, хотя Porsche 911 — отличный автомобиль, легко понять, что он не подходит для экспедиции по тропическим лесам Южной Америки, где полноприводный джип, вероятно, был бы лучшим вариантом. Но выбор подходящего источника питания не всегда так же прост, как выбор подходящего автомобиля.


После того, как стандартные основные вопросы были прояснены, мы подошли к тем, которые эта статья намеревается исследовать более подробно:

 

Как правильно измерить и избежать ошибок?


Как бороться с Ripple & Noise?


Что происходит в случае пускового тока?

 

Что мне нужно знать об электромагнитной совместимости? (ЭМС)


Ассортимент проектирование электроснабжения и продукции производителя Traco Power включает более 26 линеек преобразователей постоянного тока в постоянный мощностью 3.5 Вт, таких как серия TVN со сверхнизкими пульсациями и шумом или серия THM, сертифицированная для медицинского применения, бескорпусные варианты или TMR-WIR. Серия одобрена для применения на железной дороге с напряжением изоляции 3 кВ постоянного тока. Вероятно, нам всем нужен преобразователь, отвечающий всем необходимым требованиям за один раз — готовое решение, но обычно нам нужно потратить больше — это потому, что нам нужно более одного преобразователя для удовлетворения требований или дополнительная проводка для достичь требуемых значений.


Итак, что нам нужно установить, чтобы найти решение? Первый шаг — определить, какие значения измерений нам нужны — простое измерение позволяет легко сделать грубую оценку: входное и выходное напряжение и ток на преобразователе, на нагрузке и возможные изменения КПД.


Как избежать ошибок измерения


Основной момент, который следует учитывать, заключается, что каждое измерение изменяет фактическое состояние схемы, и любое влияние должно быть сведено к минимуму. Это означает, что рекомендуется выполнять 4-проводное измерение для простого измерения. Измерение тока или напряжения с помощью измерительных проводов означает, что собственное сопротивление проводов будет меньше влиять на значения.


Также важно подумать о конечном использовании. Например, в операционной между источником питания и фактической нагрузкой может быть 30 м проводов. Если требуемая нагрузка составляет 24 В, источнику требуется более высокое выходное напряжение, чтобы компенсировать потерю напряжения в проводе. Это означает, что необходимо измерять как нагрузку, так и источник. Ниже приведен пример классического 4-проводного измерения напряжения на источнике.


Установление пульсаций и шума и влияние на них


Почему пульсация и шум измеряются? Независимо от применения пульсации и шум преобразователя постоянного тока могут возникать в области его фактической работы, например, в измерительном мосту, поэтому это необходимо учитывать и оценивать отдельно.


Что они собой представляют и как их можно точно измерить? Мы говорим о пульсациях в цепях переменного/постоянного и постоянного/постоянного тока, когда нерегулярные возмущения вызваны внутренними цепями, тогда как шум обозначает пики, которые периодически возвращаются, вызванные преобразованием импульсов на частоте переключения.


Для определения фактических значений головка датчика должна находиться в контакте со штырями, заземляющим кольцом, а также контактирующим с ними измерительным наконечником. (См. ниже) Чтобы можно было сравнить результаты с данными производителя, полоса пропускания осциллографа ограничена 21 МГц, что является значением для лабораторных работ.


Работа с пусковым током


Эта информация важна для обеспечения того, чтобы компоненты выше по потоку имели правильные размеры.


Ток существенно зависит от скорости переключения, поэтому в лаборатории в идеале следует использовать ртутные выключатели.
Источник должен иметь минимально возможное внутреннее сопротивление
Ток измеряется размагниченным наконечником.
Температура окружающей среды также оказывает большое влияние на пусковой ток. Например, использование электролитических конденсаторов сильно зависит от температуры.


Ниже приведена диаграмма, показывающая пример пускового напряжения в светодиодной лампе (жёлтая линия). На изображении также фиолетовым цветом показана схема напряжения в лампе. Хорошо видеть точку, в которой устройство было включено, отмеченное (T, оранжевым цветом), которое достигает своего максимального значения около 10 А и в течение 10 м/с снова возвращается к 300 мА.


Рис. 3: Пусковое напряжение DC/DC преобразователя в неактивном состоянии (холод = комнатная температура 25°C).
Рис. 3: Пусковое напряжение DC/DC преобразователя в неактивном состоянии (холод = комнатная температура 25°C).
Если у вас возникли проблемы с пусковым напряжением, влияющим на цепь, может помочь использование термистора (NTC).


Электромагнитная совместимость


Также важно установить ЭМС-совместимость (электромагнитную совместимость) для общего применения. Использование преобразователя постоянного тока в постоянный с внутренним фильтром не означает автоматически, что вы будете придерживаться значений, указанных для приложения, поскольку совместимость с электромагнитной совместимостью часто может зависеть от нескольких компонентов.


Краткое содержание


В заключение, вам не нужно прилагать огромные усилия для установки компонентов источника питания, необходимых для проекта, если вы воспользуетесь помощью производителей и простыми доступными ресурсами. Перед любой оценкой и выбором важно четко определить свои требования, и существует большая разница между принятием решения о том, что вам действительно нужно , и о том, что вы хотели бы .


Возвращаясь к производителям автомобилей, о которых говорили в начале статьи, важно подумать о том, как правильно проводить измерения и как каждое измерение влияет на полученные значения. Тестовые полоски и лабораторные условия определяются при построении схемы, но в каких условиях будет использоваться эта схема?


Если на рынке нет подходящего устройства, возможно, последовательное или параллельное переключение или использование фильтра может дать желаемые результаты. Соответствие требованиям ЭМС в значительной степени зависит от области применения и необходимых условий, так как и в случае с пульсациями, шумом и пусковым током.


Общеизвестно, что производителей много, поэтому качество, как и цена конкретного товара, может сильно различаться. Достаточно ли выбрать простое массовое устройство без торговой марки, или попытка сэкономить вернется, чтобы укусить вас в будущем? Всегда ли вам нужен вариант высокого класса?


Окончательное решение остается за заказчиком, независимо от каких-либо рекомендаций, но Traco Power предлагает клиентам преимущество, заключающееся в том, что он является высоконадежным производителем с более чем 35-летним опытом и поддержкой продаж и приложений по всему миру.