Основи управління живленням Характеристики джерела живлення Силова електроніка
В даний час методи розподіленого живлення, які називаються архітектурою розподіленого живлення (DPA), використовуються для систем, що розсіюють сотні ват. Підхід DPA перетворює вхідну лінію змінного струму на напругу шини постійного струму, яка зазвичай називається фронтальним джерелом живлення
Характеристики джерела живлення впливають на конструкцію підсистеми управління енергією. Дві основні характеристики - це ефективність та продуктивність у заданому діапазоні температур, що може вимагати охолодження. Крім того, існують важливі характеристики, які захищають джерело живлення та його навантаження від пошкоджень, такі як перенапруга, перегрівання та перенапруга тощо. Потім існують робочі параметри, що описують роботу джерела живлення, такі як дрейф, динамічна реакція, регулювання лінії, регулювання навантаження тощо.
Ефективність визначає теплові та електричні втрати в системі, а також кількість необхідного охолодження. Крім того, це впливає на фізичні розміри упаковки як блоку живлення, так і кінцевої кінцевої системи. Плюс це впливає на робочі температури компонентів системи та отриману надійність системи. Ці фактори сприяють визначенню загальної вартості системи, як апаратної, так і польової підтримки. Паспорти електроживлення зазвичай містять графік ефективності та вихідного струму, як показано в Малюнок 2-1. Цей графік показує, що ефективність залежить від прикладеної напруги джерела живлення, а також струму вихідного навантаження.
Ефективність, надійність та робоча температура взаємопов’язані. Паспорти енергопостачання зазвичай містять конкретні вимоги до повітряного потоку та радіатора. Наприклад, робоча температура навколишнього середовища впливає на вихідний струм навантаження, з яким джерело живлення може надійно обробляти. Криві зменшення для джерела живлення (Малюнок 2-2) вказують його надійний робочий струм у порівнянні з температурою. Малюнок 2-2 показує, скільки струму можна безпечно впоратись, якщо він працює з природною конвекцією, або 200 LFM і 400 LFM.
Захист постачання
Є кілька інших характеристик, які впливають на роботу джерела живлення. Серед них є ті, хто використовується для захисту постачання, які перелічені нижче.
Перевантаження: Режим відмови, спричинений струмом вихідного навантаження, який перевищує вказаний. Це обмежується максимальною струмовою здатністю джерела живлення і управляється внутрішніми ланцюгами захисту. У деяких випадках це також може пошкодити джерело живлення. Короткі замикання між вихідним джерелом живлення та землею можуть створювати струми в системі, які обмежуються лише максимальною здатністю струму та внутрішнім імпедансом джерела живлення. Без обмеження, цей сильний струм може спричинити перегрів та пошкодити джерело живлення, а також навантаження та його міжмережеві з'єднання (сліди плати, кабелі). Тому більшість джерел живлення повинні мати обмеження струму (захист від перевантаження по струму), яке спрацьовує, якщо вихідний струм перевищує заданий максимальний.
Перевищення температури: Потрібно запобігати температурі, яка перевищує вказане значення джерела живлення, або це може спричинити збій в електроживленні. Надмірна робоча температура може пошкодити блок живлення та підключені до нього схеми. Тому в багатьох джерелах живлення використовується датчик температури та відповідні схеми, щоб вимкнути подачу, якщо його робоча температура перевищує певне значення. Зокрема, напівпровідники, що використовуються в якості джерела живлення, вразливі до температур, що перевищують зазначені межі. Багато витратних матеріалів включають захист від перегріву, який відключає подачу, якщо температура перевищує вказану межу.
Перенапруга: Цей режим відмови виникає, якщо вихідна напруга перевищує вказане значення постійного струму, що може накласти надмірну напругу постійного струму, що пошкоджує ланцюги навантаження. Як правило, навантаження електронної системи можуть витримувати до 20% перенапруги, не завдаючи постійних пошкоджень. Якщо це питання, виберіть товар, який мінімізує цей ризик. Багато джерел живлення включають захист від перенапруги, який вимикає живлення, якщо вихідна напруга перевищує задану величину. Іншим підходом є діод стабілізатора лома, який проводить достатньо струму на порозі перенапруги, так що він активує обмеження струму джерела живлення і він відключається.
Плавний старт: Обмеження пускового струму може знадобитися під час першого подання живлення або коли гаряче підключаються нові плати. Як правило, це досягається ланцюгом плавного пуску, який уповільнює початковий підйом струму, а потім забезпечує нормальну роботу. Якщо його не лікувати, пусковий струм може генерувати високий піковий зарядний струм, який впливає на вихідну напругу. Якщо це важливе питання, виберіть прилад із цією функцією.
Блокування низької напруги: Відомий як UVLO, він включає живлення, коли він досягає досить високої вхідної напруги, і відключає живлення, якщо вхідна напруга падає нижче певного значення. Ця функція використовується для джерел живлення, що працюють від мережі, а також від батареї. При роботі від акумуляторної батареї UVLO відключає живлення (а також систему), якщо акумулятор розряджається настільки, що падає вхідна напруга живлення занадто низькою, щоб забезпечити надійну роботу.
Корекція коефіцієнта потужності (PFC): Застосовується лише до джерел живлення змінного струму. Зв'язок між напругою лінії змінного струму та струмом називається коефіцієнтом потужності. Для чисто резистивного навантаження на лінію електропередачі напруга та струм знаходяться у фазі, а коефіцієнт потужності становить 1,0. Однак, коли джерело змінного струму постійного струму розміщується на лінії електропередачі, різниця фаз напруги та струму збільшується, а коефіцієнт потужності зменшується, оскільки процес випрямлення та фільтрації вхідного струму змінює зв'язок між напругою та струмом на лінії електропередачі. Коли це відбувається, це знижує ефективність джерела живлення і створює гармоніки, які можуть спричинити проблеми для інших систем, підключених до тієї ж лінії електропередачі. Схеми корекції коефіцієнта потужності (PFC) модифікують залежність між напругою лінії електропередачі та струмом, роблячи їх ближчими до фази. Це покращує коефіцієнт потужності, зменшує гармоніку та покращує ефективність блоку живлення. Якщо гармоніки ліній електропередач важливі, виберіть джерело живлення з ПФУ з коефіцієнтом потужності 0,9 або вище.