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:

Digi Connect EZ WS - bezpieczny i zgodny z IEC 60601-1 serwer portów szeregowych do zastosowań medycznych

Digi Connect EZ WS - bezpieczny i zgodny z IEC 60601-1 serwer portów...

Digi Connect EZ WS to zaawansowany serwer portów szeregowych stworzony specjalnie dla aplikacji w opiece zdrowotnej....

piątek, 31 października, 2025 Więcej

Chroń swoje urządzenia IoT przed potencjalnymi zagrożeniami

Chroń swoje urządzenia IoT przed potencjalnymi zagrożeniami

Urządzenia IoT są wszędzie w szpitalach, zakładach produkcyjnych, domach i pojazdach - stwarzając możliwości dla...

piątek, 31 października, 2025 Więcej

Transceivery optyczne Ethernet PHY Microchip Technology oferują prędkości do 25 Gb/s ze zwiększoną precyzją i bezpieczeństwem

Transceivery optyczne Ethernet PHY Microchip Technology oferują...

Firma Microchip Technology wprowadza na rynek transceivery optyczne Ethernet PHY, dostępne w wersjach 25 Gb/s i 10...

piątek, 31 października, 2025 Więcej

Digi International ogłasza wprowadzenie na rynek modemu komórkowego Digi XBee 3 Global LTE Cat 4 do zastosowań IoT

Digi International ogłasza wprowadzenie na rynek modemu komórkowego Digi...

Firma Digi International, wiodący globalny dostawca produktów i usług łączności Internetu Rzeczy (IoT), ogłosiła...

czwartek, 30 października, 2025 Więcej

Avalue Technology wspiera rewolucję AIoT dla inteligentnych miast, rolnictwa i transportu

Avalue Technology wspiera rewolucję AIoT dla inteligentnych miast,...

Wraz z rozwojem świata w kierunku inteligentniejszych i bardziej połączonych środowisk miejskich, rośnie...

czwartek, 30 października, 2025 Więcej

Grandmaster TimeProvider® 4500 v3 firmy Microchip Technology stanowi naziemną alternatywę dla GNSS dla niezawodnych usług infrastruktury krytycznej

Grandmaster TimeProvider® 4500 v3 firmy Microchip Technology stanowi...

Wychodząc naprzeciw tym wymaganiom firma Microchip Technology ogłosiła premierę grandmastera TimeProvider® 4500 v3...

wtorek, 28 października, 2025 Więcej