Выбор внутреннего AC-DC блока питания для вашего продукта

Частое требование при разработке продуктов — выбор внутреннего AC-DC блока питания, способного выдавать от нескольких ватт до нескольких сотен ватт.

Зачем выбирать внутренний блок питания?

Потребители не любят громоздкие встроенные адаптеры, а с ростом плотности мощности многие блоки питания в виде «вилок» теперь помещаются прямо в розетке. Использование внешнего блока также удерживает высокое напряжение вдали от конечного устройства, упрощая сертификацию безопасности.

Однако длина кабеля может вызывать падение напряжения, требуя дополнительной регулировки внутри устройства. Внешние адаптеры также лишены «умных» функций, таких как выключение в спящем режиме или динамическая регулировка напряжения, и усложняют соответствие ЭМС, так как кабель и адаптер должны тестироваться как часть итоговой системы. По этим причинам многие производители предпочитают монтировать адаптер внутри для упрощения сертификации безопасности и ЭМС.

На более высоких уровнях мощности или когда нужны управление и расширенная функциональность, предпочтительны внутренние или «оборудовательные» блоки питания. Решение должно приниматься на ранней стадии разработки, так как поздний выбор часто приводит к ограничениям по пространству, росту стоимости или необходимости кастомного дизайна.

Приоритет: безопасность, ЭМС и экологическое соответствие

Встроенный блок должен соответствовать требованиям по напряжению и току, но также должен удовлетворять соответствующим стандартам безопасности, ЭМС и экологическим нормам для своего применения — промышленное, бытовое, медицинское, автоматизация зданий, железнодорожное, военное и т.д. Новые стандарты безопасности на основе опасностей требуют, чтобы блок предотвращал неправильное использование, что внутренний модуль может гарантировать, исключая возможность подключения неподходящего внешнего адаптера.

Механические соображения

Помимо формы и размера, разъемы, тип монтажа и стратегия охлаждения должны соответствовать компоновке продукта. Открытые блоки питания дешевы и распространены, часто с опциональными кожухами для доступа техников. DIN-рейл модули широко используются в щитовых сборках. Оба типа обычно имеют винтовые клеммы или разъемы типа Molex для входа переменного тока и выхода. Проводка, предохранители, выключатели и корпусные разъемы должны быть соответствующе номинальными и сертифицированными.

Поскольку кабели переменного тока могут подхватывать помехи внутри изделия, сертифицированный фильтр может потребоваться близко к входу. Заземление критично: если модуль питания отключен, корпус должен оставаться заземленным, чтобы избежать ошибки с подведением напряжения. Заземляющие соединения не должны быть разъемными, если отключение не снимает одновременно все живые соединения, или они должны быть закреплены постоянным креплением с антивибрационными мерами.

Внимательный подбор входного предохранителя — необходимо

Когда корпусный разъем подает входное переменное напряжение, предохранитель должен быть установлен на входе. Предохранитель должен защищать внутренний блок питания, позволяя внешнему кабелю переменного тока нести свой номинальный ток. Координация предохранителей — обеспечение того, что входной предохранитель сработает раньше любого восходящего предохранителя — предотвращает одновременное отключение нескольких цепей (см. Рисунок 2).

При оценке вариантов подключения AC учитывайте общую стоимость системы, а не только самый дешевый открытый модуль. Неквалифицированный блок может потребовать дополнительной фильтрации, повышая итоговую стоимость.

Стратегия охлаждения определяет тип блока питания

Вентиляторы, естественная конвекция или охлаждение через базовую плиту — основные варианты. Блоки с принудительным охлаждением меньше, но могут быть неприемлемы в шумных или труднодоступных для замены средах. При использовании вентилятора определяйте пути входа и вытяжки воздуха, чтобы избежать мертвых зон, особенно когда в системе есть другие вентиляторы. Производители вроде CUI предоставляют рекомендации по потоку воздуха в даташитах (см. Рисунок 3).

Блоки с конвекционным охлаждением чувствительны к ориентации и должны располагаться вдали от других источников тепла. Базоплитные блоки устраняют неопределенность в тепловом пути, но требуют холодной стены и надежного монтажа. При подборе блока сравнивайте непрерывную и пиковую мощность. Недорогой блок с высоким импульсным рейтингом часто может удовлетворить прерывистые нагрузки.

Используйте экспертную поддержку

Учитывая широту доступных внутренних блоков питания, оптимальный выбор зависит от безопасности, соответствия стандартам, охлаждения, механического соответствия и стоимости. Ранняя идентификация типа блока — в соответствии со стандартами, применением и ограничениями интеграции — снижает риски и держит проект в графике.

Связанный контент:

• Выбор внешнего блока питания
• Как USB Type-C может уменьшить путаницу с адаптерами питания — и сократить глобальные электронные отходы
• Объединение проводов питания и данных, часть 1
• USB Type-C и Power Delivery 101 — протокол доставки питания
• Использование проводных соединений для питания требовательных IoT-устройств
• Разбор проблем беспроводной передачи питания в автомобилях

Для получения большего контента Embedded подпишитесь на еженедельную рассылку Embedded.