Katere dejavnike je treba upoštevati pri izbiri stikalnega napajanja
Za inženirje je izbira stikalnega napajalnika proces, ki ga je treba opraviti vsakič, ko načrtujejo napajalnik. Na prvi pogled je vprašanje z eno izbiro, vendar morajo inženirji pred končno izbiro upoštevati številne dejavnike. Seveda smo na to pomislili v prvem trenutku. To bo vprašanje stroškov. Kar želim pojasniti v današnjem članku je, da moramo biti v procesu izbire stikalnega napajalnika poleg stroškov pozorni na nekatere notranje dejavnike, da izberemo najprimernejši napajalni modul.
Pri izbiri stikalnih napajalnih modulov moramo biti pozorni in upoštevati številna pravila. Na primer, nominalna vrednost zavarovalne žice je 1 A, kar se nanaša na cilj pri 25 stopinjah, če pa oprema deluje pri 50 stopinjah, je lahko nominalna vrednost zavarovalne žice nižja od 1 A, konstrukcijska rezerva pri tej temperaturi pa mora biti izbran Večji. Na enak način 1 mH induktivnosti ni vedno 1 mH, je pri 1 kHz, če ga uporabljate pri 1 MHz, vrednost 1 mH induktivnosti, ki jo pošlje procesor, ni 1 mH, ker pri 1 M induktivna tuljava na začetku porazdeljena kapacitivnost igra veliko vlogo, kar bo izravnalo nekaj induktivnosti. Vstavljena izguba filtra IL=25dB je, ko je MHz Rs/RL=50 ohmov (impedanca vira in impedanca obremenitve), vendar je v praksi težko doseči impedanco za izpolnitev te zahteve v naših uporaba filtra, torej 25 dB. Vstavljena izguba se bo močno zmanjšala. Kroglice, kondenzatorji, diode, upori ... vsi imajo podobna pravila. Pogovorimo se o pravilih izbire stikalnega napajalnega modula, razen stroškov. Obstaja veliko topologij močnostnih modulov, kot so flyback, forward, push-pull, pol-most in polni most, od katerih je vsaka boljša v določenih značilnih indikatorjih zaradi svojih različnih principov.
Pogovorimo se o topološki strukturi drugih pomembnih stikalnih napajalnikov na trgu napajalnikov. Prehodne krmilne značilnosti izhodne napetosti napajalnika naprej so boljše, nosilnost pa je večja, vendar so očitne tudi njegove pomanjkljivosti. Uporabljata se velik induktor filtra za shranjevanje energije in dioda s prostim tekom, prostornina je velika in povratna elektromotorna napetost primarne tuljave transformatorja je visoka. Zahteve za preklopno cev so visoke (preprosta okvara in poškodba). Hitrost prehodnega toka napajalnika push-pull je zelo visoka, karakteristike izhodne napetosti pa odlične. V vseh topoloških strukturah je to stikalno napajanje z najvišjo stopnjo izkoriščenosti, brez uhajanja magnetnega pretoka in preprostim pogonskim vezjem. Toda njegova pomanjkljivost je, da obe preklopni napravi potrebujeta visoko vzdržljivo vrednost napetosti; obstajata dva sklopa primarnih tuljav, potisno-vlečno stikalno napajanje z majhno izhodno močjo pa je pomanjkljivost. Če oba pretvornika naprej nista povsem simetrična ali uravnotežena, bo nakopičena magnetizacija prednapetosti po več ciklih povzročila polnost magnetnega jedra, kar bo povzročilo previsok vzbujevalni tok visokofrekvenčnega transformatorja in celo poškodovalo stikalno cev. Izhodna moč mostnega preklopnega napajalnika je zelo velika, delovna moč je zelo visoka, vrednost vzdržljive napetosti stikalne cevi je relativno nizka, primarna tuljava transformatorja pa potrebuje samo eno navitje. Pomanjkljivost je, da je moč nizka, obstaja polprevodno območje in izguba je velika.
Zgornje težave so posledica inherentnih prednosti in slabosti njegove topološke strukture. Čeprav lahko napajalni modul obravnavamo kot črno skrinjico, je tudi to točka, na katero moramo biti pozorni pri izbiri napajalnika. Zaradi rešitev, ki lahko realizirajo isto funkcijo, je eno enostavno realizirati, drugo pa z velikim trudom.
Poleg tega, da pri izbiri topološke strukture upoštevamo njene prednosti in slabosti, moramo presojati tudi glede na nestabilnost obremenitve. Nekatere obremenitve so relativno stabilne, nekatere obremenitve pa so bolj nestabilne, pri nekaterih pa je celo prazna obremenitev ali polna obremenitev ali pa pride do trenutnega povečanja obremenitve ali trenutnega padca obremenitve, če obstaja taka težava, je najbolje, da se razjasni z proizvajalca napajalnega modula in priznati, da so v njegovem načrtu potrebni zaščitni ukrepi, tega cilja ne morejo doseči vsi napajalniki. Tudi vrsta obremenitve je tako vplivni dejavnik. Običajni moduli, katerih izhod je privzeto zasnovan za uporovno obremenitev, če je obremenitev racionalna ali kapacitivna obremenitev, je treba to posebej pojasniti s proizvajalcem modula, tako da je mogoče notranje naprave ali parametre napajalnega modula nekoliko prilagoditi, ko proizvajalec zapusti tovarno.
Poleg zgornjih zelo pomembnih izbirnih dejavnikov moramo pri izbiri stikalnega napajalnega modula upoštevati tudi preklopno frekvenco, valovitost, varnostne zahteve itd. Prav tako je treba posvetiti pozornost preklopni frekvenci napajalnega modula. Izbral je izbor parametrov filtra (mejna frekvenca, vrstni red) zunanjega močnostnega filtra. Valovanje je povezano s topološko strukturo, parametri kapacitivnosti in induktivnosti ter stanjem bremena. Pri napajalniku 5 V lahko valovanje doseže 50 mV, napaka enega samega napajalnika pa je 1 odstotek. Za vezja, ki zahtevajo visoko natančnost, bo napaka napajalnika in razširitvenega vezja Napaka signalnega kabla, napaka signalnega kabla, napaka zaokroževanja AD, po kopičenju in združevanju več napak bo skupna napaka velik. Ali obstaja filtrirna shema v močnostnem modulu, ali obstajajo varnostne zahteve (uhajajoči tok, vzdržljiva napetost izolacije, zahteve glede vlažnosti), značilnosti dviga temperature, preklopna moč, shema nihanja vhodne napetosti, stopnja regulacije obremenitve itd. v opremi, kjer napajalni modul se nahaja , še vedno je veliko mest za povpraševanje. Tako lahko razumemo, da izbira stikalnih napajalnih modulov ni samo cena, ki je edini kazalnik, ki si zasluži pozornost.
