Рубрики
Составляющие силовой электроники

Источники питания с высочайшим коэффициентом полезного деяния от TRACOPOWER

Источники питания с высочайшим коэффициентом полезного деяния от TRACOPOWER Вернер Вольфл Сергей Премяков Обычно маломощные источники питания строятся по схеме обратноходового преобразователя

Источники питания с высочайшим коэффициентом полезного деяния от TRACOPOWER Вернер Вольфл Сергей Премяков

Обычно маломощные источники питания строятся по схеме обратноходового преобразователя. Но эта схема недостаточно эффективна из-за достаточно огромных утрат мощности на термическое рассеяние. В итоге составляющие преобразователя довольно очень греются, что приводит к понижению значения средней выработки на отказ. В источниках питания серии TOP-100 употребляется схема полумостового преобразователя, не имеющая схожих заморочек. Благодаря этой инноваторской схеме источники питания серии ТОР-100 еще меньше нагреваются и позволяют достигнуть более высочайшей энергетической плотности.

Современные источники вторичного электропитания очень малогабаритны, но во время работы рассеивают существенное количество энергии в итоге нагрева. Это очень нередко приводит к перегреву компонент, что, в свою очередь, плохо оказывает влияние на надежность и время выработки на отказ. Обычно составляющие греются так очень, что инженеру-разработчику не остается другого выбора, как использовать принудительное остывание. К на техническом уровне неудовлетворительным решениям относится достаточно низкая надежность вентиляторов, также шум, производимый ими.

Источники питания с высочайшим коэффициентом полезного деяния от TRACOPOWER

Рис. 1. Серия TOP-100 от TRACOPOWER. Источник питания в корпусе 2″x4″x1,2″ мощностью 100 Вт с естественным конвекционным остыванием

Источники электропитания серии TOP-100 стандартного 2″x4″ размера от TRACOPOWER (рис. 1), имеют номинальную выходную мощность 100 Вт с коэффициентом полезного деяния более 90% при самых жестких критериях эксплуатации. Высочайший уровень коэффициента полезного деяния получается из-за низких утрат мощности на термическое рассеяние, что значит более низкую рабочую температуру применяемых компонент, как следствие — существенно улучшается надежность источника. В связи с этим данные источники могут употребляться при более больших рабочих температурах, без уменьшения значения выходной мощности и использования дополнительных систем принудительного остывания.

Главные характеристики преобразователя

Более нередко применяемая схема для источника питания — обратноходовой преобразователь. Данная схема более доступная, потому что состоит из очень маленького количества компонент, хотя имеет и ряд существенных недочетов. Главным недочетом является высочайший уровень импульсных и действующих токов в полупроводниках, трансформаторе и конденсаторах. Высочайший уровень токов приводит к сильному нагреву всех компонент схемы, включая токопроводящие проводники печатной платы, что, в свою очередь, приметно уменьшает эффективность преобразователя и наращивает процент отказа. Эти отказы фактически не появляются во время испытаний, и свойства источников находятся в границах заявленных значений, но их количество возрастает через некое время при использовании источников уже в составе оборудования.

Сопоставление инфракрасных изображений

Сравненим инфракрасные изображения обыденного обратноходового преобразователя мощностью 60 Вт от 1-го из ведущих производителей и преобразователя TOP-100 от TRACOPOWER (рис. 2 и рис. 3 соответственно).

Источники питания с высочайшим коэффициентом полезного деяния от TRACOPOWER

Рис. 2. ИК-изображение со стороны частей (оба эталона 5 В/12 A): a) обратноходовой источник питания мощностью 60 Вт; б) источник питания TOP-100

Источники питания с высочайшим коэффициентом полезного деяния от TRACOPOWER

Рис. 3. ИК-изображение с оборотной стороны печатной платы (оба эталона 5 В/12 А): а) обратноходовой источник питания мощностью 60 Вт; б) источник питания TOP-100

Обе выставленные модели имеют однообразные размеры 2x4x1,2 дюйма. Рассредотачивание температуры на плате прекрасно приметно на изображениях, снятых термический камерой, и графике зависимости цвета от температуры.

На рис. 2а видно, что бóльшая часть платы со стороны компонент имеет очень высшую температуру. В особенности полупроводниковые составляющие, установленные на радиаторах на входе и на выходе источника, имеют белоснежный цвет на изображении, что показывает на то, что составляющие уже достигнули температуры в 100 °С при комнатной температуре среды. Просто представить, что произойдет, если таковой источник будет употребляться в ограниченном пространстве либо в аппаратуре с недостаточной вентиляцией. Составляющие безизбежно перегреются.

На рис. 3а зона с очень высочайшей температурой также видна в области трансформатора. Эта область печатной платы нагрета расположенными рядом транзисторами и печатными проводниками платы практически до +100 °С при комнатной температуре среды. В области диодов температура печатной платы также очень высока.

И со стороны частей, и со стороны печатной платы температура 60-ваттного обратноходового преобразователя существенно более высочайшая, чем температура преобразователя TOP-100 при схожей нагрузке. Источник питания TRACOPOWER не только лишь существенно наименее нагрет при выходной мощности в 60 Вт, да и может выдать 100 Вт выходной мощности в тех же самых габаритных размерах (2″x4″) без значимого нагрева компонент. Таких результатов удалось достигнуть благодаря построению источника серии TOP-100 по схеме полумостового преобразователя.

Рассчитанная средняя наработка на отказ, согласно эталону IEC 61709, принимая во внимание значения напряжения, тока и температуры, для обратноходового преобразователя составляет примерно 200 000 часов. Исходя из сопоставления, источник электропитания, построенный по полумостовой схеме с теми же самыми габаритными размерами и с теми же самыми критериями нагрузки, добивается в 10-ки раз наилучшего значения средней выработки на отказ.

Наилучшая мысль — более высочайшая эффективность — наименьшие утраты мощности

Источник электропитания TOP-100 основан на схеме резонансно-импульсного полумоста, схема добивается существенно огромных углов отсечки тока и, соответственно, существенно более низких утрат на сопротивление трансформатора, индуктивностей и полупроводников. Предстоящее усовершенствование достигается подменой выходных диодов полевыми транзисторами с очень низким сопротивлением канала (схема синхронного выпрямителя). В то время как обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 5 В при холостом ходе добивается значения коэффициента полезного деяния 76–84%, источники серии TOP-100 добиваются значения КПД 92% при более высочайшей выходной нагрузке. Рассеяние мощности и выработанное тепло в преобразователях серии ТОР-100 приблизительно на 50% меньше, чем в схожих моделях других производителей. Расчетное значение средней выработки на отказ для этих источников в 5–10 раз лучше, чем у обратноходовых преобразователей при схожих выходных нагрузках. В полумостовом преобразователе употребляется большее количество компонент по сопоставлению с обратноходовым, что делает его несколько более дорогим, но бесспорные достоинства данной схемы перекрывают дополнительные издержки.

Источники электропитания серии TOP-100

Эти 100-Вт бескорпусные источники электропитания размера 2″x4″ имеют самую высшую энергетическую плотность и самое низкое рассеяние мощности. Они имеют спектр входных напряжений от 90 до 264 В AC с классом безопасности I (защитное заземление) и классом II (изоляция). Источники доступны со стандартными выходными напряжениями 3,3; 5; 12; 24 и 48 В. Источники электропитания отвечают требованиям всех нужных эталонов по безопасности, электрической сопоставимости и угнетению помех, содержат корректор коэффициента мощности.

При использовании преобразователей данной серии не требуется установка дополнительных фильтров и плавких предохранителей. Интегрированная термическая защита и составляющие, созданные для использования в технике промышленного предназначения, позволяют достигнуть очень высочайшего уровня надежности. Серия ТОР-100 — это экономное решение для применений с ограниченными габаритными размерами, высочайшими рабочими температурами и жесткими требованиями по надежности.