Dodano: środa, 09 lipca 2025r. Producent: Arch

Trzy kluczowe czynniki przy wyborze zasilaczy AC-DC: sprawność, format i wydajność EMI

W miarę szybkiego rozwoju automatyki przemysłowej, infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych, monitorowania energii i aplikacji IoT, wybór odpowiedniego modułu zasilania AC-DC nie jest już tylko kwestią mocy i specyfikacji - teraz ma on bezpośredni wpływ na wydajność systemu, niezawodność i zgodność z międzynarodowymi normami. Niniejszy artykuł koncentruje się na trzech kluczowych wyzwaniach, z jakimi inżynierowie mierzą się podczas wyboru: sprawności, formacie obudowy i ograniczaniu EMI. Opisuje również w jaki sposób ARCH Electronics pomaga klientom pokonywać te wyzwania i przyspieszać czas wprowadzania produktów na rynek.

Typowe wyzwania związane z wyborem, z którymi mierzą się inżynierowie

  • Niska sprawność prowadzi do przegrzania i problemów termicznych
    Szczególnie problematyczne w zamkniętych skrzynkach sterowniczych lub środowiskach o wysokiej temperaturze, często skutkuje obniżeniem mocy lub awarią.
  • Nadmierne zużycie energii bez obciążenia uniemożliwia przestrzeganie przepisów energetycznych
    Szczególnie istotne w przypadku urządzeń IoT oraz inteligentnych liczników, które wymagają mocy w trybie gotowości poniżej 0,5 W.
  • Niewłaściwy format utrudnia integrację i projekt mechaniczny
    Należy wziąć pod uwagę montaż na szynie DIN, ograniczenia przestrzeni na płycie i wymagania dotyczące ochrony obudowy.
  • Nadmierne zakłócenia elektromagnetyczne powodują problemy związane z certyfikacją i opóźnienia w rozwoju
    Wielokrotne przeprojektowywanie i filtrowanie układania komponentów zwiększają koszty BOM i opóźniają harmonogram projektowy.

Dlaczego sprawność ma znaczenie

Efektywność konwersji mocy wpływa nie tylko na zużycie energii, ale także na niezawodność i żywotność systemu. Przykładowo zasilacz o sprawności 90% oszczędza 5W strat ciepła na 100W w porównaniu z jednostką o sprawności 85%. Z czasem znacznie zmniejsza to straty energii i potrzeby w zakresie zarządzania ciepłem.

 Docelowa sprawnośćRekomendowana topologiaScenariusze zastosowania
<100W85-90%FlybackElektronika użytkowa, urządzenia kompaktowe
100W-1000W90-94%LLC, ForwardSprzęt przemysłowy, systemy komunikacyjne
>1000W92-96%Full-bridge LLC, Phase-shifted Full-BridgeSerwery, systemy sterowania zasilaniem na dużą skalę

Praktyczne wskazówki dotyczące optymalizacji wydajności:

  • Wybierz moduły o szerokim zakresie wejściowym, aby zminimalizować straty spowodowane spadkiem napięcia.
  • Projektuj systemy tak, aby działały przy obciążeniu 60–80% w celu uzyskania optymalnej wydajności.
  • Wdrażaj prostowanie synchroniczne i PFC w projektach o średniej i dużej mocy.
  • Wybierz moduły o niskim zużyciu energii bez obciążenia, aby spełnić wymagania ErP lub Energy Star.

Rozważania dotyczące formatu: EMI, przestrzeń i zarządzanie termiczne

Format zasilacza ma wpływ na więcej niż tylko integrację mechaniczną - wpływa na wydajność termiczną, kontrolę EMI i elastyczność instalacji.

Porównanie formatów (EMI / przestrzeń / termiczność / koszt)

Format obudowyWydajność EMIElastyczność przestrzennaZarządzanie termiczneKosztRekomendowane zastosowania
Moduł zasilania
(hermetyczne zamknięcie)
DobraMały footprintPolega na przewodzeniuŚredniSterowanie przemysłowe, motoryzacja, środowiska o dużej wilgotności
Open Frame
(montaż na PCB)
SłabaDoskonała (kompaktowa)Dobry przepływ powietrza, wymaga ochronyNiskiZastosowania o ograniczonej przestrzeni lub wrażliwe na koszty
U-Bracket
(metalowa podstawa)
PrzeciętnaPrzeciętnaMetalowa podstawa wspomaga odprowadzanie ciepłaŚredniSystemy przemysłowe, obudowy półotwarte
Zamknięte
(Metalowa obudowa)
DoskonałaNajmniej elastycznyDobra konwekcja + uziemienieWysokiŚrodowiska medyczne, o wysokim poziomie zakłóceń elektromagnetycznych, rygorystyczne wymagania EMC

Wskazówka projektowa: Podczas wybierania formatu zasilacza należy wziąć pod uwagę środowisko pracy (wilgoć/wibracje), ograniczenia przestrzenne (montaż na płycie/szynie), zgodność z EMI (np. klasa B) i metodę chłodzenia (konwekcja naturalna kontra przewodzenie przez obudowę).

Ograniczanie EMI: od kontroli źródła do integracji projektu

EMI (zakłócenia elektromagnetyczne) należy uwzględnić na początku procesu projektowania, a nie jako poprawkę po certyfikacji. ARCH opowiada się za czterostopniową strategią systematycznego zarządzania EMI:

    1. Wybór komponentów:
      Wybierz moduły zasilania z wbudowanymi filtrami EMI i wstępnie certyfikowane zgodnie z EN55032 / FCC Class B.
    2. Projekt obwodu:
      Zoptymalizuj układ PCB: użyj krótkich ścieżek, uziemienia jednopunktowego, izolacji zasilania/sygnału i dodaj dławiki trybu wspólnego lub kondensatory Y w razie potrzeby.
    3. Układ na poziomie systemu:
      Zapewnij krótkie przebiegi kabli, ekranuj wrażliwe linie I/O i oddziel ścieżki zasilania od komponentów sygnałowych, aby zapobiec pętlom promieniowania.
    4. Wczesna walidacja:
      Użyj symulacji i testów zgodności EMI na wczesnych etapach projektowania, aby zminimalizować ryzyko i koszty przeprojektowania.

Normy EMI w różnych aplikacjach

AplikacjeWspólne standardy EMIPoziom wymagań
Elektronika użytkowaEN55032 /
FCC Klasy B
ŚcisłyNależy zapobiegać zakłóceniom ze strony pobliskich urządzeń RF i bezprzewodowych
Kontrola przemysłowaEN55011 /
CISPR 11 Klasy A/B
PrzeciętnyKlasa A dla przemysłu;
Klasa B dla środowisk publicznych
Elektronika medycznaEN60601-1-2ŚcisłyPodkreśla odporność na zakłócenia w systemach o znaczeniu krytycznym dla życia
Komunikacja / EnergiaIEC 61000-6-3 / 6-4ŚcisłyWymaga kontroli przewodzonego, promieniowanego, przepięć i ESD EMI

Źródło: Arch Technology Inc. Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.

Wskazówka projektowa: Wybór modułów, które są już zgodne z odpowiednimi normami EMI dla Twojego rynku, znacznie upraszcza proces certyfikacji.

Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań Arch Electronics w Polsce. Zachęcamy do zapoznania się z ofertą firmy Arch oraz do kontaktu z naszym działem handlowym w celu zamówienia sampli.

Pozostałe aktualności:

HPM-GNRUA wydajna płyta główna firmy Avalue dla serwerów w zastosowaniach sztucznej inteligencji (AI) i centrów danych

HPM-GNRUA wydajna płyta główna firmy Avalue dla serwerów w...

Firma Avalue Technology Inc. zaprezentowała płytę główną klasy serwerowej, HPM-GNRUA, zaprojektowaną z myślą o...

wtorek, 29 lipca, 2025 Więcej

Kompaktowe rozwiązania filtrujące dla nowoczesnych projektów bezprzewodowych

Kompaktowe rozwiązania filtrujące dla nowoczesnych projektów...

Dipleksery DPX1608LKE5R2460A i DPX2012LRGYR2558A firmy Pulse Electroncis należącej do YAGEO Group zostały...

wtorek, 29 lipca, 2025 Więcej

PolarFire® RTPF500ZT firmy Microchip Technology z kwalifikacją QML klasy Q, zapewniając niezawodność i wydajność energetyczną na poziomie kosmicznym

PolarFire® RTPF500ZT firmy Microchip Technology z kwalifikacją QML klasy...

Tolerujący promieniowanie (RT) układ PolarFire® RTPF500ZT firmy Microchip Technology uzyskał certyfikację MIL-STD-883...

poniedziałek, 28 lipca, 2025 Więcej

Nowo opracowane modele wyświetlaczy firmy Ampire, zaprojektowane tak, aby spełnić potrzeby rynku w zakresie wydajności i przystępnej ceny

Nowo opracowane modele wyświetlaczy firmy Ampire, zaprojektowane tak,...

Firma Ampire zaprezentowała trzy nowo opracowane modele wyświetlaczy, zaprojektowane tak, aby spełnić potrzeby rynku...

poniedziałek, 28 lipca, 2025 Więcej

Avalue prezentuje serię wytrzymałych, wysokowydajnych systemów SPC i modułowych systemów ARC do wszechstronnych zastosowań przemysłowych

Avalue prezentuje serię wytrzymałych, wysokowydajnych systemów SPC i...

Modele SPC-1542 (15") i SPC-2142 (21,5") zostały zaprojektowane specjalnie z myślą o wymagających środowiskach...

czwartek, 24 lipca, 2025 Więcej

Pakiet Libero SoC Design Suite 2023.2 SP1 ze znaczącą aktualizacją wsparcia bezpieczeństwa funkcjonalnego dla układów FPGA SmartFusion2 i IGLOO2

Pakiet Libero SoC Design Suite 2023.2 SP1 ze znaczącą aktualizacją...

Firma Microchip Technology z przyjemnością ogłasza znaczącą aktualizację wsparcia bezpieczeństwa funkcjonalnego dla...

wtorek, 22 lipca, 2025 Więcej