Які недоліки перевищення вихідного струму джерела живлення CUI Inc.
6 листопада 2018 року Рон Стулл - 7 хвилин читання
Ласкаво просимо до частини 2 нашої серії "Просування меж", де ми заглиблюємось у питання, яке часто чуємо на CUI, "Що робити, якщо я працюю з джерелом живлення за межами певного діапазону специфікацій?" У частині 1 ми розглянули специфікацію вхідної напруги. Тепер у частині 2 ми розглянемо вихідний струм та проблеми, які можуть виникнути при перевищенні специфікації вихідного струму.
Обмеження вихідного струму
Номінальний вихідний струм є однією з найважливіших специфікацій при виборі джерела живлення. Це відіграє велику роль у визначенні розміру та вартості блоку, що змушує дизайнерів вибирати джерела живлення, які мають достатньо струму, щоб задовольнити їхні потреби. У цих випадках спокусливим є для проектувальника вибрати блок живлення, який адресований "нормальному" робочому струму, щоб заощадити на витратах і розмірах, припускаючи, що він може обробляти пікові струми протягом короткого часу. Цей самий напрямок мислення стосується і мінімальної межі струму. Однак перевищення максимальних або мінімальних поточних характеристик може призвести до кількох проблем, включаючи погіршення продуктивності, захищене відключення або навіть вихід з ладу компонента.
Перевищення граничних значень вихідного струму - Проблеми з продуктивністю
Ефективність, регулювання та електромагнітні випромінювання (ЕМІ) є одними з найважливіших специфікацій, на які впливає експлуатація джерела живлення за межами його номінального вихідного струму.
Зі збільшенням вихідного струму зростає і вихідна потужність. Якби коефіцієнт корисної дії був зафіксований на навантаженні, додатковий струм призвів би до лінійного збільшення розсіювання потужності всередині джерела живлення. Ці додаткові втрати потужності призводять до підвищення температури компонента, що може призвести до теплового збою. На практиці малоймовірно, що ефективність залишатиметься постійною, і, як показано на графіку нижче, загальноприйнятим для джерела живлення є досягнення пікової ефективності до максимального навантаження, що призводить до ефективності, яка зменшується після його номінального струму. Це призводить до експоненціального збільшення розсіювання потужності щодо збільшення навантаження, в результаті чого максимальна температура падає набагато швидше, ніж якби ефективність була постійною. На додаток до теплових проблем, ефективність падіння може призвести до того, що джерело живлення та/або система порушить норми ефективності. Як далі видно з графіку, при роботі джерела живлення на 20%, перевищує номінальне навантаження 200 Вт, ефективність падає на повний відсоток нижче, ніж його 91%. Це призводить до збільшення розсіювання потужності на 30%.
Ефективність та розсіювання потужності джерела живлення змінного струму постійного струму 200 Вт
Регулювання навантаження - ще одна проблематична специфікація при роботі поза номінальним вихідним струмом. Регулювання навантаження повідомляє користувачеві максимальну величину, на яку можна очікувати зміни вихідної напруги, коли навантаження змінюється між відсутністю навантаження та повною навантаженням. На графіку нижче наведено приклад регулювання навантаження джерела живлення змінного струму на 200 Вт. Цей конкретний блок живлення має вихідну напругу, яка падає зі збільшенням струму. Однак це не завжди так, оскільки на деяких джерелах живлення вихідна напруга збільшується із навантаженням. У будь-якому випадку, робота за межами зазначеного діапазону струму може призвести до переміщення вихідної напруги за межі специфікації регулювання навантаження, що призведе до проблем у додатках, які не можуть приймати напруги поза цим діапазоном.
Програми з вузьким діапазоном вхідного сигналу часто використовують переваги зовнішніх підключень, що регулюють вихідну напругу на навантаженні, а не на виході джерела живлення. При зовнішньому зондуванні падіння вихідної напруги, яке зазвичай виникає між джерелом живлення та навантаженням, компенсується збільшенням вихідної напруги джерела живлення. Як результат, часто існує специфікація максимальної напруги, яку можна компенсувати, щоб запобігти пошкодженню джерела живлення через підвищену напругу.