Jeśli mam produkt, który wymaga kilku wewnętrznych szyn napięciowych, dlaczego mój zewnętrzny zasilacz ma sens tylko do pojedynczej szyny.
Na przykład, jeśli mam produkt wymagający następujących wewnętrznych szyn zasilania DC
- 5 V przy 2 A, 10 W.
- 3V3 @ 4A, 13 W.
- 1V8 @ 4A, 7 W.
i mając zewnętrzny adapter AC / DC, jakie są powody generowania pojedynczego wyższego napięcia (np. 24 VDC przy 1,25 A, 30 W) w adapterze, gdybym nadal musiał obniżyć to napięcie za pomocą 3 przetworników DC / DC w produkcie ?
Korzyści, jakie widzę w przypadku regulacji dwustopniowej, to: - Lepsza regulacja linii dzięki dwóm stopniom filtrowania - Niższy koszt wtyczki i gniazda wejściowego zasilania prądem stałym dzięki mniejszej liczbie przewodów - Niższy koszt wtyczki / gniazda wejściowego zasilania prądem stałym i niższy koszt aktualna ocena - Lepsza regulacja linii / obciążenia dzięki kolokacji dostaw i obciążenia.
- Zmniejszone sprzężenie krzyżowe dzięki pojedynczemu napięciu w kablu
Korzyści, jakie widzę w przypadku jednostopniowej regulacji zewnętrznej, to: - Niższy koszt BoM dzięki usunięciu jednego stopnia regulatora - Zwiększona wydajność energetyczna po usunięciu jednego stopnia regulatora - Zwiększona wydajność cieplna dzięki usunięciu jednego stopnia regulatora - Wszystkie straty regulatora występują poza produkt - Zmniejszony rozmiar produktu dzięki usunięciu regulatorów (w produkcie)
Czy jest coś jeszcze, za czym tęskniłem?
Jeśli głównymi ograniczeniami projektowymi produktów są wielkość i rozpraszanie ciepła, dlaczego nie byłby to logiczny wybór?
źródło
Odpowiedzi:
Jest wiele powodów i nie zawsze jest to oczywiste.
Wiele lat temu zasilacze często produkowały kilka szyn. Zwykle +12, +5 i -12v, ale inne odmiany były powszechne. Zazwyczaj większość mocy była dostępna na szynie + 5 V. + 12v miał drugą co do wielkości moc. I -12v zwykle miał najmniej.
Ale kiedy cyfrowa logika zaczęła działać z niższych napięć, wydarzyło się kilka interesujących rzeczy.
Najważniejsze jest to, że prąd poszedł w górę. Naprawdę, żadna niespodzianka. 12 watów przy 12 V to tylko 1 amp. Ale 12 watów przy 1 v wymaga 12 amperów! Współczesne procesory Intel mogą wymagać ponad 50 wzmacniaczy o napięciu około 1 wolta. Ale wraz ze wzrostem prądu rośnie spadek napięcia w przewodach, a zatem marnuje się energię. Jeśli zasilacz znajduje się na końcu kabla o długości 1–2 stóp, straty energii stają się duże w porównaniu z tym, jeśli zasilacz znajduje się tuż obok obciążenia. Również ścisła regulacja napięcia staje się bardziej problematyczna ze względu na indukcyjne działanie kabla. Zatem właściwym rozwiązaniem byłoby doprowadzenie wyższego napięcia z zasilacza AC / DC, a następnie obniżenie go do niższego napięcia przy obciążeniu. Wydaje się, że branża używa + 12 V jako tego wyższego napięcia dystrybucji energii,
Drugą rzeczą jest to, że liczba szyn zasilających wymaganych na płytce drukowanej stała się duża. Najnowszy system, który zaprojektowałem, ma następujące szyny: + 48v, +15, +12, +6, +3,3, +2,5, +1.8, +1.5, +1.2, +1.0 i -15v. To jedenaście szyn zasilających! Wiele z nich dotyczyło obwodów analogowych, ale sześć z nich dotyczyło wyłącznie logiki cyfrowej. Wraz z rozwojem nowych układów scalonych liczba szyn zasilających rośnie, a napięcia maleją.
W branży zasilaczy AC / DC dokonano standaryzacji w zakresie dostaw z pojedynczą szyną wyjściową, a szyna ta zwykle wynosi + 12 V, + 24 V lub + 48 V - przy czym + 12 V jest zdecydowanie najbardziej powszechna . Ponieważ wszyscy zaczęli robić lokalne konwertery DC / DC na swoich płytkach drukowanych, a większość pobierając napięcie + 12 V, ma to sens. Ponadto, ze względu na ilość wytwarzanych zapasów, pojedynczy zasilacz +12 V jest znacznie łatwiejszy do zdobycia i tańszy niż jakakolwiek inna dostawa.
Istnieją oczywiście inne czynniki, których nie należy ignorować. Trudno jest jednak zgodzić się na znacznie mniej wyjaśnienie ich wpływu. Po prostu krótko ich dotknę poniżej ...
Gdy firma PS musi zdecydować, jakie szyny produkować, otrzymają tak wiele odmian, że równie dobrze mogłyby zbudować niestandardowe materiały eksploatacyjne. Chyba że znormalizują tylko kilka typowych napięć z jednym wyjściem.
Gdy PS ma wiele wyjść, prąd dostarczany na każdym wyjściu jest zwykle nieprawidłowy. Nawet tylko +5, +12 i -12 dawniej było tak, że większość prądu znajdowała się na szynie + 5 V. Ale dzisiaj byłby na szynie + 12 V ze względu na cały dolny punkt zaopatrzenia w ładunki. Dodaj warianty rozdzielania mocy do różnych szyn do już i tak ogromnych opcji napięcia, a dla prostego 3-wyjściowego źródła zasilania możesz z łatwością uzyskać setki lub tysiące wariantów konfiguracji zasilania.
Podczas budowania dostaw ważna jest ilość. Im więcej zarabiasz, tym mogą być tańsze. Jeśli masz sto wariantów podaży, to podzieliłeś swoją objętość dla każdej z nich przez 100. Oznacza to, że koszty znacznie wzrosły. Ale jeśli zbudujesz 4 odmiany, objętość może pozostać wysoka i niska cena.
Jeśli masz konkretne zapotrzebowanie na produkt, który będzie produkowany w dużych ilościach, zwykle masz całkowicie niestandardowe dostawy. W takim przypadku sensowne może być zaopatrzenie w wiele wyjść.
Wiele materiałów wyjściowych zwykle reguluje tylko jedną szynę, a pozostałe szyny mogą ją śledzić i mają luźniejsze parametry regulacji. Dla niektórych może to nie mieć znaczenia, ale dla szyn niskiego napięcia używanych przez nowoczesną logikę cyfrową może to być zabójcze.
No i proszę bardzo: zaopatrzenie w jedną szynę staje się coraz bardziej popularne ze względu na postęp technologiczny, prawo omowe i ekonomię.
Aktualizacja: Mówiłem ogólnie o zasilaczach. Te same podstawowe pojęcia dotyczą zarówno dostaw wewnętrznych, jak i zewnętrznych.
źródło
Po pierwsze, regulacja 24 V do 5 V prawie wymaga przełączenia regulacji, w przeciwnym razie spłonąłbyś P = 19 · Watów. Czasami potrzebujesz regulacji liniowej, która wymagałaby znacznie mniejszego spadku napięcia.
Jeśli chodzi o to, dlaczego często nie widzisz zasilaczy z wyjściami 5, 3.3 i 1.8 V, wybierz swój przykład, istnieje wiele powodów:
Twoje wartości są wspólne, ale nie do końca standardowe. Co się dzieje, gdy ktoś inny chce dodać szynę 1,2 V, 1,5 V lub ...?
Gdyby zaprojektować linię zasilającą, która pokrywa 10 najczęściej występujących napięć szyn i oferuje wszystkie możliwe kombinacje, byłoby to:
To 1023 wyborów! (2 N -1, gdzie N = 10 tutaj.)
Postaw się w bucie producenta.
Twoje wyzwanie: zrób ponad tysiąc różnych produktów wielkogabarytowych, które różnią się w sposób, który nie jest łatwo zautomatyzowany. Państwo mogli zaprojektować oprogramowanie, które zajęłoby parametrów wejściowych i wypluć układ planszy i LM, ale jest to prawdopodobnie tańsze zapłacić trochę słabe inżyniera do mielenia opcje.
Te ponad tysiąc zasilaczy muszą zostać wysłane, zaopatrzone i ponownie wysłane przez łańcuch dostaw.
Niektóre będą bardziej popularne niż inne, więc wielu będzie czasem niedostępnych, a kiedy będą dostępne, zajmą dużo miejsca na półce, więc będą podwójnie drogie, co dodatkowo obniży popyt, co zwiększy koszty , który...
Niektóre kombinacje napięć szynowych będą tak niepopularne, że żaden z dystrybutorów nie będzie ich magazynował, więc musisz je oferować tylko na żądanie. Jest to efektywne wytwarzanie niestandardowe, co oznacza, że będziesz musiał obciążyć klienta większym kosztem, niż gdyby sam go zbudował.
W końcu przestajesz robić interesy.
Możesz znacznie zmniejszyć liczbę przedmiotów w magazynie, zmniejszając N powyżej. Przy wyborze N = 5 szyn wystarczy zaprojektować, zbudować, rozprowadzić i ponownie wysłać 31 różnych produktów. Ale teraz brakuje Ci wielu pożądanych opcji, więc nie masz nic lepszego niż większość konkurentów, którzy wysyłają tylko 1-3 kombinacje szyn, ale twoje koszty są wyższe, więc znów zaczynasz działać.
Mówisz o oszczędzaniu pieniędzy, jeśli zasilacz zewnętrzny ma niezbędne szyny, ale tak naprawdę nie oszczędzasz pieniędzy. Aby zapewnić pożądane szyny, nadal musisz mieć regulatory. Po prostu żyją teraz w zasilaczu.
Jeśli uważasz, że to nie ma znaczenia, porównaj ceny zasilaczy regulowanych i nieregulowanych. Zwykły nieuregulowany brodawka ścienna kosztuje około 6 USD, podczas gdy wersja regulowana może być dwukrotnie wyższa lub wyższa.
Jeśli umieścisz regulatory w zasilaczu, są one daleko od punktu obciążenia, więc masz do czynienia z kroplami IR. Może to być poważna sprawa, gdy prądy stają się wysokie, co często zdarza się, gdy napięcia spadają. Znacznie lepiej regulować w pobliżu punktu obciążenia.
źródło
Gdybym projektował coś, co wymagało kilku różnych szyn zasilania, moja intuicja doprowadziłaby mnie do zasilania wszystkich obwodów zasilania z jednego zewnętrznego źródła.
Głównym powodem jest to, że oszczędza mi kłopotów podczas projektowania posiadania trzech lub czterech zasilaczy zasilających prototyp. Są też inne powody:
Prawdopodobnie łatwiej jest również znaleźć gotową brodawkę na ścianie.
źródło