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:

Bliższe spojrzenie na kompleksowe rozwiązanie Wi-SUN firmy Digi International

Bliższe spojrzenie na kompleksowe rozwiązanie Wi-SUN firmy Digi...

Wi-SUN (Wireless Smart Ubiquitous Network) to wiodąca technologia sieciowa typu mesh sub-GHz oparta na protokole IPv6...

poniedziałek, 24 listopada, 2025 Więcej

Moduły Digi PLConnect 7005 zapewniają szybką, prostą i niezawodną integrację interoperacyjnej łączności PLC (Power Line Communication)

Moduły Digi PLConnect 7005 zapewniają szybką, prostą i niezawodną...

Moduły i zestaw Digi PLConnect 7005 zostały zaprojektowane z myślą o interoperacyjności i zgodności ze standardami...

piątek, 21 listopada, 2025 Więcej

Microchip Technolology wyznacza nowy standard dla elektroniki kosmicznej dzięki transceiverom Ethernet oraz mikrokontrolerom klasy QML/ESCC 9000P

Microchip Technolology wyznacza nowy standard dla elektroniki kosmicznej...

Firma Microchip Technology zaprezentowała transceivery Ethernet PHY VSC8541RT i VSC8574RT z certyfikatem QML klasy...

piątek, 21 listopada, 2025 Więcej

Przegląd produktów Microchip 11/2025

Przegląd produktów Microchip 11/2025

Przegląd produktów firmy Microchip zawiera wybór najnowszych rozwiązań oraz projektów referencyjnych.

czwartek, 20 listopada, 2025 Więcej

SPC-XXWR2 nowa seria komputerów panelowych Avalue Technology w obudowie ze stali nierdzewnej

SPC-XXWR2 nowa seria komputerów panelowych Avalue Technology w obudowie...

Nowej generacji seria komputerów SPC-XXWR2, wyposażona w wytrzymałą obudowę ze stali nierdzewnej, smuklejszy profil i...

czwartek, 20 listopada, 2025 Więcej

Rozwiązania czytników RFID ze wsparciem dla protokołu OSDP dla bezpiecznych aplikacji kontroli dostępu

Rozwiązania czytników RFID ze wsparciem dla protokołu OSDP dla...

Dlaczego warto wdrożyć OSDP? SIA zachęca do szerokiego przyjęcia tego standardu, który już dziś jest szeroko...

środa, 19 listopada, 2025 Więcej