Care sunt considerațiile privind spațiul atunci când selectați o sursă de alimentare? Trebuie să vă asigurați că sursa de alimentare se va potrivi în spațiul prevăzut pentru aceasta. Prin urmare, asigurați-vă că tipul de pachet pe care îl doriți, cum ar fi cadru deschis, închis, cărămidă, încapsulat etc. se va potrivi în spațiul alocat

gestionarea

Gestionarea energiei joacă un rol major în practic orice sistem electronic, deoarece controlează, reglează și distribuie curent continuu în întregul sistem. Prin urmare, subsistemul de gestionare a energiei de curent continuu poate afecta fiabilitatea, performanța, costul și timpul de introducere pe piață al echipamentelor electronice asociate.

Subsistemele de gestionare a energiei permit unui sistem electronic să funcționeze corect prin furnizarea și controlul puterii sale de curent continuu. O analogie este că un subsistem de gestionare a energiei funcționează într-un mod similar cu vasele de sânge ale corpului care furnizează substanțele nutritive adecvate pentru a menține corpul în viață. În mod similar, subsistemul de gestionare a energiei furnizează și controlează puterea care menține un sistem electronic în viață.

Componenta cheie a sistemului de gestionare a energiei de curent continuu este sursa de alimentare care furnizează energie de curent continuu pentru sistemul asociat. Tipul specific de subsistem de gestionare a energiei de curent continuu depinde de puterea sa de intrare, care include:

• Intrare baterie (pentru echipamente portabile) - Datorită restricțiilor de dimensiune și greutate ale echipamentelor portabile, acest subsistem de gestionare a energiei este de obicei integrat cu restul sistemului electronic. Unele dintre aceste sisteme includ, de asemenea, un adaptor de curent alternativ, care este o unitate mică de alimentare care se conectează la priza de curent alternativ și oferă o tensiune de ieșire de curent continuu. De obicei, adaptorul ca este utilizat pentru alimentarea unității și, de asemenea, poate reîncărca bateria sistemului.

• Intrare AC - Acest subsistem folosește o sursă de alimentare care acceptă o intrare de curent alternativ, o rectifică și o filtrează, apoi aplică tensiunea de curent continuu rezultată unui circuit de regulator care asigură o tensiune de ieșire continuă de curent continuu. Există o mare varietate de surse de curent alternativ care pot avea o tensiune de ieșire de la mai puțin de 1V la mii de volți. Acest sistem de gestionare a energiei de curent continuu folosește de obicei o sursă de alimentare cu comutare, deși sunt disponibile unele surse liniare.

• Intrare DC - Acest subsistem de gestionare a energiei utilizează o sursă de alimentare care acceptă o intrare de tensiune de curent continuu, de obicei 5 V, 12 V, 24 V sau 48 V și produce o tensiune de ieșire de curent continuu. La capătul inferior, o sursă de acest tip poate produce mai puțin de 1 Vcc, în timp ce alte surse de curent continuu-cc pot produce mii de volți de curent continuu. Acest subsistem de gestionare a energiei folosește de obicei o sursă de alimentare cu comutare.

• Tensiune de intrare foarte mică (recoltare de energie) - Recoltarea energiei poate oferi puterea de a încărca, suplimenta sau înlocui bateriile. O componentă cheie în recoltarea energiei este un convertor de putere care poate funcționa cu intrări de tensiune ultra-mică. În funcțiune, acest convertor de putere captează cantități mici de energie, o acumulează, o stochează și apoi menține energia stocată ca sursă de energie. Intrările de joasă tensiune pot proveni din energie solară, energie termică, energie eoliană sau energie cinetică.

Vs. izolat Neizolat

În ceea ce privește răspunsul lor la o intrare de curent continuu, există două tipuri de convertoare de curent continuu: izolate și neizolate, care depinde dacă există o cale directă de curent continuu de la intrare la ieșire. Un convertor izolat oferă izolare între tensiunea de intrare și ieșire (de obicei cu un transformator). În convertorul neizolat, există o cale de curent continuu de la intrare la ieșire.

Pentru unele aplicații, convertoarele neizolate sunt adecvate. Cu toate acestea, unele aplicații necesită izolare între tensiunile de intrare și ieșire. Un avantaj al convertorului de izolare bazat pe transformator este că are capacitatea de a produce cu ușurință mai multe tensiuni de ieșire.

Liniar vs. Surse de alimentare cu comutare

Există două configurații de bază ale sursei de alimentare utilizate cu subsistemele de gestionare a energiei de curent continuu: liniar și comutator. Sursele de alimentare liniare conduc întotdeauna curentul. Diferențele dintre aceste două configurații includ dimensiunea și greutatea, capacitatea de manipulare a puterii, EMI și reglementarea.

Componentele principale ale regulatorului liniar sunt un tranzistor de trecere, un amplificator de eroare și o referință de tensiune, așa cum se vede în Figura 1-1. Regulatorul liniar menține o tensiune de ieșire constantă utilizând amplificatorul de eroare pentru a compara o porțiune a tensiunii de ieșire cu o referință de tensiune stabilă. Dacă tensiunea de ieșire tinde să crească, feedback-ul determină tranzistorul de trecere să scadă tensiunea de ieșire și invers.

Consumurile liniare OEM pot gestiona mai mulți amperi de curent. De obicei, acestea sunt furnituri voluminoase pentru montarea pe raft sau montate pe rack.

În majoritatea aplicațiilor, sursele liniare de curent mare, mai vechi, au fost înlocuite de consumabilele cu comutare. Afișat în Figura 1-2 este o sursă tipică de comutare izolată. Aici, tensiunea de intrare alternativă este rectificată și filtrată pentru a obține o tensiune continuă pentru celelalte componente ale sursei de alimentare. O abordare utilizată pe scară largă folosește modulul de lățime a impulsurilor (PWM) pentru a controla tensiunea de ieșire a comutatorului de putere. Raportul dintre timpul de pornire și perioada de comutare este ciclul de funcționare. Cu cât este mai mare ciclul de funcționare, cu atât este mai mare puterea de ieșire a comutatorului semiconductor de putere.

Amplificatorul de eroare compară o parte din feedback-ul tensiunii de ieșire cu o referință stabilă de tensiune pentru a produce unitatea pentru circuitul PWM. Unitatea rezultată pentru PWM controlează ciclul de funcționare al semnalului pulsat aplicat comutatorului de alimentare, care, la rândul său, controlează tensiunea de ieșire de curent continuu a sursei de alimentare. Dacă tensiunea de ieșire tinde să crească sau să scadă, PWM schimbă ciclul de funcționare astfel încât tensiunea de ieșire continuă să rămână constantă.

Este necesar un circuit de izolare pentru a menține izolația între pământul de ieșire și puterea furnizată componentelor surselor de alimentare. De obicei, un optocuplator asigură izolarea permițând în același timp tensiunea de feedback pentru a controla ieșirea sursei.

Filtrul de ieșire cu trecere joasă a condensatorului inductor convertește tensiunea comutată de la transformatorul de comutare la o tensiune de curent continuu. Filtrul nu este perfect, deci există întotdeauna un zgomot rezidual de ieșire numit ondulare. Cantitatea de ondulare depinde de eficiența filtrului de trecere jos la frecvența de comutare. Frecvențele de comutare a sursei de alimentare pot varia între 100kHz și peste 1MHz. Frecvențele de comutare mai mari permit utilizarea inductoarelor și condensatoarelor de valoare mai mică în filtrul de trecere joasă de ieșire. Cu toate acestea, frecvențele mai ridicate pot crește, de asemenea, pierderile de semiconductori, ceea ce reduce eficiența alimentării.

Întrerupătorul de alimentare este o componentă cheie a sursei de alimentare în ceea ce privește disiparea puterii. Comutatorul este de obicei un MOSFET de alimentare care funcționează în doar două stări - pornit și oprit. În starea oprită comutatorul de alimentare consumă foarte puțin curent și disipează foarte puțină energie. În stare, comutatorul de alimentare atrage cantitatea maximă de curent, dar rezistența la pornire este scăzută, deci în majoritatea cazurilor disiparea sa de putere este minimă. În tranziția de la starea pornită la starea oprită și oprită la pornire, comutatorul trece prin regiunea sa liniară, astfel încât să poată consuma o cantitate moderată de energie. Pierderile totale pentru comutatorul de alimentare sunt, prin urmare, suma stării de pornire și oprire plus tranziția prin regiunile sale liniare. Pierderile reale depind de întrerupătorul de alimentare și de caracteristicile sale de funcționare. Tabelul 1-1 compară caracteristicile surselor de alimentare izolate, ac-dc liniare și cu comutare.

Faceți clic aici pentru versiunea PDF îmbunătățită a acestui articol.