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:

MTCH9010 firmy Microchip Technology to kompleksowe rozwiązanie do wykrywania cieczy

MTCH9010 firmy Microchip Technology to kompleksowe rozwiązanie do...

W przeciwieństwie do konwencjonalnych czujników, które wymagają dodatkowego sprzętu lub niestandardowego...

środa, 9 lipca, 2025 Więcej

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

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

Niniejszy artykuł koncentruje się na trzech kluczowych wyzwaniach, z jakimi inżynierowie mierzą się podczas wyboru:...

środa, 9 lipca, 2025 Więcej

Rodzina zegarów tłumiących jitter SKY63104/5/6 oraz generator zegara SKY62101 o ultraniskim jitterze firmy Skyworks Inc.

Rodzina zegarów tłumiących jitter SKY63104/5/6 oraz generator zegara...

Firma Skyworks zaprezentowała rodzinę zegarów tłumiących jitter SKY63104/5/6 i generator zegara o ultraniskim...

środa, 9 lipca, 2025 Więcej

Ultrakompaktowy bezwentylatorowy system EPC-ASL firmy Avalue dla wydajnego przetwarzania aplikacji brzegowych

Ultrakompaktowy bezwentylatorowy system EPC-ASL firmy Avalue dla...

Firma Avalue Technology Inc., wiodący dostawca rozwiązań do komputerów przemysłowych, wprowadzenie na rynek swojego...

wtorek, 8 lipca, 2025 Więcej

Jednoportowy serializator/deserializator VS775S firmy Microchip wspiera systemy wspomagania kierowcy ADAS w standardzie ASA-ML

Jednoportowy serializator/deserializator VS775S firmy Microchip wspiera...

Firma Microchip Technology nawiązała współpracę z dostawcą modułów kamer Nippon Chemi-Con Corporation i dostawcą...

wtorek, 8 lipca, 2025 Więcej

Avalue HPS-ERSU4A przyspiesza medyczne aplikacje AI i obrazowanie na dużą skalę

Avalue HPS-ERSU4A przyspiesza medyczne aplikacje AI i obrazowanie na...

HPS-ERSU4A firmy Avalue Technology to stacja robocza do montażu w szafie 4U zapewniająca wydajność potrzebną do...

czwartek, 3 lipca, 2025 Więcej