Tény, hogy a laboratóriumban összegyűjtött adatok eltérnek a tényleges felhasználás során gyűjtött adatoktól. Miért van ez így? Mindenkinek tisztában kell lennie azzal, hogy a kijelölt tesztpályán terhelés nélkül tesztelt jármű kevesebbet fogyaszt, mint amikor egy négytagú család felpakolva a hegyekbe indul kirándulni.
A megfelelő jármű kiválasztásának végleges döntéshozatala előtt érdemes figyelembe venni több körülményt is. Miért? Például a Porsche 911 egy fantasztikus autó, de egy dél-afrikai expedíció során valószínűleg nem ezzel járna a legjobban - egy 4-kerék meghajtású jeep jobb választás lenne.
A megfelelő tápegység kiválasztása még bonyolultabb folyamat, és most nem a költségvetésről van szó. Hogyan járjunk el az energiaellátáshoz megfelelő alkatrészek kiválasztásakor?
Követelmények elemzése
Első lépésként meg kell határozni, hogy milyen alkalmazáshoz használjuk fel a tápegységet.
A legfőbb cél pedig az, hogy a bemeneti energiát a legnagyobb hatékonysággal alakítsuk át kimeneti energiára.
- Le kell-e galvanikusan választani a primer áramkört a másodlagosról, vagy nem?
- Mennyire legyen megbízható az egész áramkör és alkalmazás?
- Mi a végtermék?
- Milyen kialakításra van hely? Befolyásolják-e a PCB egyes komponensei a tápegységet?
- Milyen környezetben lesz használva az alkalmazás?
- Milyen a be- és kimeneti feszültségtartomány? Mit kell betartani az egyes kimeneti áramértékeknél?
- Milyen szabványokat (pl. ipari, vasúti vagy orvosi) kell követni?
A leginkább olyan átalakítónak örülnénk, amely minden szükséges követelménynek megfelel. Általában azonban ez nem ilyen egyszerű. Ez azért van, mert több konverterre van szükségünk, hogy megfeleljünk a követelményeknek, vagy további vezetékezés kell, hogy elérjük az általunk igényelt értékeket.
Mire van tehát szükségünk ahhoz, hogy megtaláljuk a megfelelő megoldást?
Az első lépés annak meghatározása, hogy milyen mérési értékekre van szükségünk - egy egyszerű méréssel nagyjából meghatározhatjuk: a konverter bemeneti és kimeneti feszültségét és áramát, a terhelést és a lehetséges hatásfoki változásokat.
1. Hogyan mérjünk helyesen és kerüljük el a hibákat?
Minden mérés hatással van az áramkör paramétereire, és ezeknek a hatásoknak a lehető legkisebbeknek kell lenniük.
Ez azt jelenti, hogy még „egyszerű mérésnél” is 4-vezetékes mérés ajánlott. Az áram- és feszültségmérés független tesztvezetékek segítségével azt jelenti, hogy a vezetékek tényleges ellenállása kevésbé lesz hatással a mért értékekre.
Mindig gondoljon a termék végfelhasználására!
Például egy opera színházban a tápegység és a terhelés között akár 30 m hosszú vezeték is húzódhat. Ha a terhelés 24V-ot igényel, akkor a forrásnak nagyobb kimeneti feszültségre van szüksége a kábel feszültségveszteségének ellensúlyozásához.
Tehát nem csupán a terhelést kell mérni, hanem a tápforrást is. Tekintse meg a klasszikus négyvezetékes feszültségmérésre vonatkozó példát a tápforrásnál.
1. ábra: 4-vezetékes feszültségmérés a forrásnál és a terhelésnél
2. Hogyan kezeljük a hullámzást és a zajt?
A DC/DC átalakító alkalmazásától függetlenül a hullámzás és a zaj értékek félrevezetők lehetnek a tényleges felhasználási területen, pl. egy mérőhídban, ezért ezt a tényt külön kell mérlegelni és értékelni.
Egyen- és váltakozó áramkörök esetében hullámzásnak nevezzük azt, amikor belső áramkörök által okozott szabálytalan hibák jelennek meg a kimeneteknél. Míg a zaj olyan csúcsokra utal, amelyek rendszeresen ismétlődnek, a kapcsolási frekvencián a transzformációs pulzálással keletkeznek.
A tényleges értékek meghatározásához a szonda fejének közvetlen kapcsolatban kell lennie:
- a kimeneti kapcsokkal,
- a földelő gyűrűvel,
- és a mérőcsúccsal (lásd 2. ábra)
Annak érdekében, hogy a mérési eredményeket a gyártó adataival összehasonlítsuk, az oszcilloszkóp sávszélességét 20 MHz-re kell korlátozni, ami a laboratóriumi munka normálértéke.
2. ábra: A mérőcsúcs helyes használata DC/DC átalakítón pinekkel
Általában a zaj és a hullámzás egyszerűen csökkenthető két párhuzamos kondenzátor használatával. Például egy 100nF MLCC kondenzátor és egy 10 µF elektrolit kondenzátor.
Mindig tartsa szem előtt, hogy az alkalmazás során számos tényező befolyásolhatja az adatlapokban felsorolt értékeket.
A svájci Traco Power gyártó termékportfóliója több mint 25 féle 3 Watt-os DC/DC átalakító családot tartalmaz, mint például az „ultra-low Ripple & Noise” (hullámzás és zaj) TVN szériát, vagy az orvosi alkalmazásokhoz megfelelő THM szériát, vagy „open frame” sorozatokat. A TMR-WIR sorozat pedig 3000VDC szigetelési feszültségű vasúti alkalmazásokhoz jóváhagyott család.
3. Mi történik a bemeneti árammal?
Ezek az információk fontosak azon alkatrészek értékeinek megfelelő kiszámításához, amelyek hatással lehetnek a bementi áramerősségre.
- Az áram alapvetően a kapcsolási sebességtől függ, így a laboratóriumban, ideális esetben higanykapcsolókat kell használni
- A forrásnak a lehető legkisebb belső ellenállással kell rendelkeznie
- Az áramot demagnetizált csúcs segítségével kell mérni
A környezeti hőmérséklet is nagy hatással van a bemeneti áramerősségre. Az elektrolit kondenzátorok használata például nagymértékben függ a hőmérséklettől.
3. ábra: DC/DC átalakító bemeneti áramerőssége nyugalmi állapotban (hideg = szobahőmérséklet 25°C)
A grafikon egy LED lámpában bekövetkező bemeneti feszültséget szemlélteti (sárga vonal). Az ábrán a lámpán átvonuló feszültség lila színben is látható. Jól látni azt a pontot, ahol a készüléket bekapcsolták (T, narancssárga), 10A körüli értéknél éri el maximumát, és 10 másodpercen belül lecsökken 300mA értékre.
Amennyiben gondja támadt a bemeneti áramerőséggel, próbáljon ki egy termisztort (NTC), amely sokat segíthet.
4. Mit kell tudnom az elektromágneses összeférhetőségről? (EMC)
Ez minden alkalmazás számára fontos. A belső szűrővel ellátott DC/DC átalakító használata nem jelenti azt, hogy megfelelnénk az alkalmazáshoz megadott szabványértékeknek. Mint tudja, az EMC kompatibilitást gyakran számos összetevő befolyásolhatja.
Sok esetben a kimeneti feszültséget biztonsági okokból védősorkapocshoz kell csatlakoztatni, és ez jelentős hatással lehet az EMC-re. A tápegységek gyártói azonban tanácsot adhatnak az EMC-értékek betartására vonatkozóan.
A legtöbb gyártó javaslatokat tesz a honlapján a megfelelő szűrő alkalmazására. Például a Traco Power oldalon ezek közvetlenül az adott tápegység adatainál találhatók.
Bármilyen értékelés és döntés előtt fontos, hogy meghatározzuk igényeinket. Nagy különbség van aközött, amire valóban szükségünk van, és aközött, amit szeretnénk.
Visszatérve az általunk említett autógyártókhoz, fontos meggondolni, hogyan végezzük el helyesen a méréseket, és hogyan gyűjtsük össze a mérési eredményt befolyásoló tényezők értékeit. A tesztkábeleket és a laboratóriumi feltételeket az áramkör mérésekor határozzák meg, de milyen feltételek mellett fogják az átalakítót a gyakorlatban használni?
Az EMC-követelményeknek való megfelelés nagymértékben függ az alkalmazástól és a körülményektől, valamint a hullámzástól, a zajtól és a bemeneti áramtól.
Mivel számos gyártó kínálata közül választhatunk, így az adott termék minősége és ára jelentősen változhat.
Bármely TRACO POWER termékkel kapcsolatosan, vagy egyéb információ esetén kérem, vegye fel velünk a kapcsolatot az info@soselectronic.hu címen.
Forrás: Florian Haas, Traco Electronic AG,
Önnek is tetszenek cikkeink? Ne maradjon le egyről sem! Nem kerül erőfeszítésébe, mi eljuttatjuk Önhöz.
