Faktom ostáva, že údaje zhromaždené v laboratóriu sa líšia od údajov zhromaždených od skutočného použitia. Ako sa to môže stať? Každému by malo byť zrejmé, že vozidlo testované bez váhy vo vnútri na určenej skúšobnej dráhe spotrebuje menej, než keď je plne naložené štvorčlennou rodinou, ktorá sa vybrala na výlet do hôr.
Ak chcete urobiť finálne rozhodnutie pri výbere vhodného auta, zvážte niekoľko okolností. Prečo? Napríklad Porsche 911 je úžasné auto, ale na expedíciu do Južnej Afriky by ste si ho zrejme nevybrali – v takom prípade by bol najlepšou voľbou asi nejaký Jeep s pohonom všetkých štyroch kolies.
Výber vhodného napájacieho zdroja je ešte komplikovanejší a väčšinou to nie je o rozpočte. Ako pristupujeme k výberu správnych komponentov pre dodanie energie?
Analýza požiadavky
Prvým krokom je určiť, na akú aplikáciu je daný zdroj napájania potrebný.
Hlavným cieľom je premeniť vstupnú energiu na výstupnú s čo najvyššou účinnosťou.
- Mal by byť primárny okruh galvanicky oddelený od sekundárneho alebo nie?
- Aký spoľahlivý by mal byť celý obvod a aplikácia?
- Aký je konečný produkt?
- Na aký dizajn je priestor? Ovplyvňujú ho iné komponenty na DPS?
- V akých podmienkach bude aplikácia používaná?
- Aké sú rozsahy vstupného a výstupného napätia? Čo je potrebné dodržať pri akom výstupnom prúde?
- Ktoré normy (napr. priemyselné, železničné alebo lekárske) je potrebné dodržiavať?
Všetkým by sa nám asi najviac pozdával menič, ktorý spĺňa všetky potrebné požiadavky. Obvykle ale potrebujeme vynaložiť viac úsilia. Je to preto, že potrebujeme zvažovať viac než len jeden parameter meniča, aby sme mohli splniť požiadavky. Alebo napr. potrebujeme ešte aj dodatočné zapojenie na dosiahnutie požadovaných hodnôt (napr. vstupný filter).
Čo teda potrebujeme, aby sme našli vhodné riešenie?
Prvým krokom je určiť, ktoré hodnoty potrebujeme zmerať – jednoduchým meraním to môžeme zhruba určiť: vstupné a výstupné napätie a prúd na konvertore, prúd cez záťaž a možné zmeny v účinnosti.
1. Ako správne merať a vyhnúť sa chybám?
Každé meranie má určitý vplyv na parametre obvodu a akýkoľvek vplyv musí byť čo najmenší.
To znamená, že je vhodné urobiť 4-vodičové meranie aj pri "jednoduchom meraní". Meranie prúdu a napätia pomocou nezávislých skúšobných káblov znamená, že vlastný odpor vodičov bude mať menší vplyv na namerané hodnoty.
Vždy berte do úvahy koncové použitie produktu.
Napríklad v budove opery môže byť medzi zdrojom napájania a záťažou až 30m káblov. Ak je požadované výstupné napätie na záťaži 24V, zdroj potrebuje vyššie výstupné napätie na vyrovnanie straty napätia v kábloch.
Tzn., že je potrebné merať záťaž ale aj zdroj. Pozrite si nižšie príklad klasického štvorvodičového merania napätia pri zdroji.
Obr.1: Meranie 4-vodičového napätia pri zdroji a na záťaži
2. Ako riešiť zvlnenie & šum?
Bez ohľadu na aplikáciu DC/DC meniča, hodnoty zvlnenia a šumu by mohli byť klamlivé v jeho skutočnej oblasti prevádzky, napríklad v meracom mostíku, a preto je potrebné túto skutočnosť zvážiť a vyhodnotiť samostatne.
Hovoríme o zvlnení v AC/DC a DC/DC obvode, keď sa na výstupe objavujú nepravidelné poruchy, ktoré sú spôsobené vnútornými obvodmi. Zatiaľ čo šum označuje špičky, ktoré sa pravidelne opakujú, sú vytvárané transformačným pulzovaním pri frekvencii spínania.
Na určenie skutočných hodnôt musí byť hlava sondy v priamom kontakte s:
- kolíkmi,
- zemniaci krúžok,
- hrot merania (Viď obr. 2)
Aby bolo možné porovnať výsledky merania s údajmi výrobcu, musí byť šírka pásma na osciloskope obmedzená na 20 MHz, čo je bežná hodnota pre laboratórne práce.
Obr. 2: Správne použitie meracích hrotov na DC/DC konvertore s vývodmi
Zvyčajne môžeme šum a zvlnenie jednoducho znížiť pomocou dvoch paralelne zapojených kondenzátorov. Napríklad 100nF kondenzátor MLCC a 10μF elektrolytický kondenzátor.
Vždy majte na pamäti, že hodnoty uvedené na technických listoch môžu byť ovplyvnené ďalšími faktormi v procese použitia.
Výrobné portfólio švajčiarskeho výrobcu Traco Power zahŕňa viac ako 25 rodín DC/DC konvertorov s výkonom 3 Watt, ako je napríklad séria TVN s ultra nízkymi Ripple & Noise (zvlnenie & šum) alebo THM séria, ktorá je certifikovaná pre lekárske aplikácie, verzie s otvorenou konštrukciou. Séria TMR-WIR, ktorá je schválená pre železničné aplikácie s izolačným napätím 3000VDC.
3. Čo sa stane v prípade nábehového prúdu?
Tieto informácie sú dôležité pre výpočet správnych hodnôt komponentov, ktoré majú vplyv na nábehový prúd .
- Prúd v podstate závisí od rýchlosti spínania, takže v laboratóriu by sa mali v ideálnom prípade používať ortuťové spínače
- Zdroj by mal mať čo najnižší možný vnútorný odpor
- Prúd by sa mal merať demagnetizovaným hrotom
Teplota okolia má tiež veľký vplyv na nábehový prúd. Napríklad hodnoty použitých elektrolytických kondenzátorov sú výrazne závislé od teploty.
Obr. 3: Nábehový prúd DC/DC meniča v nezaťaženom stave (studený = izbová teplota 25 °C)
Schéma znázorňuje príklad nábehového prúdu v LED žiarovke (žltá čiara). Na obrázku je tiež zobrazený priebeh napätia na žiarovke vo fialovej farbe. Je dobré vidieť bod, v ktorom bolo zariadenie zapnuté, označené (T, oranžová), ktoré dosiahne svoju maximálnu hodnotu okolo 10A a do 10ms sa opäť vráti na 300mA.
Ak máte problémy s nábehovým prúdom, skúste použiť termistor (NTC), ten môže výrazne pomôcť.
4. Čo musím vedieť pokiaľ ide o elektromagnetickú kompatibilitu? (EMC)
Je to dôležité pre všetky aplikácie. Použitie DC/DC meniča s interným filtrom neznamená automaticky, že dokážeme dodržať normované hodnoty určené pre danú aplikáciu. Ako určite dobre viete, kompatibilita s EMC môže byť často ovplyvnená viacerými komponentmi.
V mnohých prípadoch musí byť výstupné napätie spojené s ochrannou svorkou z bezpečnostných dôvodov a toto môže mať významný vplyv na EMC. Výrobca napájacích zdrojov však môže poskytnúť rady, ako dodržať predpísané hodnoty EMC.
Väčšina výrobcov napájacích zdrojov poskytuje pomocné odporúčania na svojich webových stránkach vo forme návrhov vhodných filtrov. Napríklad u Traco Power je ich možné nájsť priamo na stránke daného zdroja.
Pred akýmkoľvek vyhodnotením a výberom je dôležité jasne definovať svoje požiadavky. Existuje veľký rozdiel medzi rozhodnutím o tom, čo skutočne potrebujete a čo by ste chceli.
Keď sa vrátime k výrobcom automobilov, na ktoré sme sa odvolávali na začiatku článku, je dôležité popremýšľať o tom, ako sa dajú správne vykonať merania a ako zhromaždiť všetky hodnoty vplyvov na tieto výsledky merania. Testovacie káble a laboratórne podmienky sú definované pri meraní obvodu, ale aké sú podmienky, v ktorých sa menič skutočne použije?
Splnenie požiadaviek EMC závisí vo veľkej miere od oblasti použitia a podmienok, rovnako ako pri zvlnení, šume a tiež nábehovom prúde.
Je všeobecne známe, že existuje mnoho výrobcov, takže kvalita ako aj cena konkrétneho výrobku sa môžu značne líšiť.
Ak potrebujete ďalšie informácie alebo máte záujem aj o iné produkty značky Traco Power, napíšte nám na info@soselectronic.sk
Zdroj: Florian Haas, Traco Electronic AG,
Páčia sa Vám naše články? Nezmeškajte už ani jeden z nich!
Nemusíte sa o nič starať, my zabezpečíme doručenie až k Vám.
