Zasilacze impulsowe o mocy do 50W - polscy producenci i dystrybutorzy

Zasilacze impulsowe małej mocy pojawiają się obecnie również w zastosowaniach, które jeszcze do niedawna wydawały się dla nich na zawsze zamknięte – na przykład wysokiej jakości systemach audio. To samo dotyczy aplikacji wymagających niewielkiej mocy zasilającej, które do tej pory doskonale działały za pomocą tradycyjnych zasilaczy liniowych – przykładem może być współczesny odtwarzacz DVD, który pobiera około 10W.

Duża niezawodność i wysokie walory użytkowe powodują, że urządzenia te stanowią źródło energii zasilającej dla wymagających aplikacji medycznych, precyzyjnych systemów pomiarowych, a więc takich zastosowań, w których liczy się nie tylko dostarczona moc zasilająca, ale jeszcze jej jakość oraz bezpieczeństwo.

Trudno jednoznacznie prognozować, który z czynników w największym stopniu przyczynił się do tak szerokiej akceptacji tego wyrobu przez rynek. Z pewnością do grupy najbardziej prawdopodobnych czynników należy zaliczyć wysoką niezawodność, z którą dawniej bywały problemy, wspieranie innych trendów nieustannie obowiązujących w elektronice, takich jak miniaturyzacja i energooszczędność, i wreszcie spory spadek cen, jaki można zaobserwować w ostatnich latach.

Ponieważ każde urządzenie elektroniczne wymaga źródła zasilania, rynek na opisywane w raporcie produkty jest, w porównaniu do innych branż, stosunkowo szeroki. Widać to chociażby po dużej liczbie uczestników niniejszego raportu. To wszystko jest szczególnie znaczące na naszym rynku, gdzie w dalszym ciągu cena oferowanych rozwiązań jest dla wielu klientów bardzo istotna.

Problem cen

dr inż. Ryszard Siurek dyrektor Imcon-Intec SC w Gliwicach

Jakie są podstawowe wymogi klientów co do parametrów zasilaczy? Co zmieniło się w ostatnich latach – czy liczą się np. tylko moc i parametry we/wy, czy może coraz częściej dla klientów kluczowa jest gęstość mocy, liczba różnych napięć wyjściowych i funkcje dodatkowe? Przeciętny klient poszukujący zasilacza ma zwykle stosunkowo małą wiedzę na temat tego, czego naprawdę potrzebuje. Podstawowym parametrem jest dla niego napięcie wyjściowe oraz szacunkowy prąd obciążenia. Wymiary oraz sposób mocowania zasilacza są również ważnym elementem decydującym o wyborze. W większości przypadków spotykamy się z problemami przy dokładniejszym określeniu przez klienta charakteru obciążenia oraz z niewiedzą dotyczącą rodzajów zabezpieczeń (przeciążeniowych, termicznych, zwarciowych) i ich wpływu na zachowanie się zasilacza w określonej sytuacji. Kontrahent często oczekuje również, że zasilacz spełni rolę idealnego filtru, zabezpieczenia przed wszelkimi zakłóceniami oraz idealnego źródła napięcia stałego. Problemy związane z możliwościami realizacji funkcji dodatkowych czy specyficznymi własnościami użytkowymi i funkcjonalnymi są z reguły wyjaśniane i proponowane dopiero w bezpośrednich rozmowach. Musimy jednak zdawać sobie sprawę z faktu, że to właśnie sprzedający powinien mieć najlepsze rozeznanie i z racji swojego doświadczenia być profesjonalnym doradcą umożliwiającym klientowi wybór optymalnego zasilacza. Śmiem twierdzić, że w tej roli znacznie trudniej jest znaleźć się typowemu handlowcowi, bowiem wbrew pozorom problemy zasilania są często bardzo złożone i konieczne jest uwzględnienie wielu różnych czynników. Wtedy nieoceniony staje się bezpośredni kontakt z konstruktorem lub doświadczonym inżynierem serwisu. Jakie typy zasilaczy małej mocy sprzedają się najlepiej na polskim rynku (rozwiązania układowe, typy obudów, cechy szczególne)? Jakie jest zapotrzebowanie na moduły do zastosowań w układach zasilania rozproszonego (np. przetwornice nieizolowane DC/DC)? Obecnie największą popularnością cieszą się zasilacze jednonapięciowe przeznaczone do montażu na typowej szynie 35 mm oferowane w tej wersji w zakresie mocy od kilku do kilkuset watów. Na świecie istnieje wyraźna tendencja rozwoju systemów rozproszonych i coraz szerszego wykorzystywania przetwornic DC/DC jako lokalnych źródeł zasilania. Rozwiązania te są zdecydowanie tańsze i bardziej niezawodne. Należy jednak pamiętać, że zawsze będzie istniał rynek dla zasilaczy specjalizowanych, opracowywanych i produkowanych zgodnie ze specyficznymi wymaganiami kontrahenta.

Zasilacze impulsowe nadal są droższe od równoważnych rozwiązań opartych o transformatory sieciowe i stabilizatory liniowe, jednak w miarę upływu lat różnica cen się zmniejsza. Producenci układów półprzewodnikowych wkładają wiele wysiłku w rozwój technologiczny podzespołów przeznaczonych do tych urządzeń i trzeba uczciwie przyznać, że odnoszą wiele spektakularnych sukcesów.

W efekcie tych działań nowe konstrukcje składają się dosłownie z kilku standardowych podzespołów, przez co, przy konkurencyjnym rynku, spadek cen w czasie staje się bardzo duży. Producentom półprzewodników niejednokrotnie udało się już przebić z ceną rozwiązania impulsowego przez barierę kosztu zasilacza standardowego, co szczególnie w przypadku zasilaczy małej mocy należy uznać za wydarzenie.

Niższa cena oczywiście w praktyce przesądza o zastosowaniu zasilacza impulsowego, jednak rynek dojrzał już do aplikowania tych wyrobów nawet bez wyraźnych przesłanek ekonomicznych. W dzisiejszych realiach w dużym stopniu liczy się też nowoczesność produktu, mniejsze wymiary i masa, i za to coraz więcej osób jest w stanie zapłacić coś ekstra.

Na uwagę zasługuje również solidne wsparcie ze strony producentów elementów indukcyjnych, którzy przestali zmuszać konstruktorów do konieczności każdorazowej produkcji podzespołów indukcyjnych na zamówienie i posiadania doskonałej wiedzy na temat ich projektowania.

Rozbudowanie oferty o pokaźną liczbę wyrobów katalogowych, często jawnie przyporządkowanych do poszczególnych sterujących układów półprzewodnikowych popularnych na rynku, dostępnych w wielu wariantach napięć i mocy, powoduje, że zasilacze impulsowe zostały „odczarowane”, a ich projektowanie przestało być wiedzą dostępną dla nielicznych.

Firmy dostrzegły, że konstruktorzy mają największe problemy z projektowaniem elementów indukcyjnych, dlatego solidnie zainwestowały w oprogramowanie wspomagające tę pracę oraz przystępnie napisane materiały techniczne wyjaśniające techniczne niuanse. Niewątpliwie działania te odniosły skutek i coraz mniej osób zajmujących się elektroniką traktuje zasilacze impulsowe z rezerwą, jako czarną skrzynkę.

Duża podaż gotowych podzespołów indukcyjnych również przyczynia się do spadku cen, gdyż ich produkcja nie wymaga posiadania zaawansowanych technologii, przez co na rynku panuje silna konkurencja, również ze strony producentów dalekowschodnich.

Ostatnim czynnikiem widocznym jako wyraźny trend na rynku jest bardzo duży asortyment produktów. Różnorodność ta dotyczy napięć wyjściowych i mocy, wersji wykonania, jeśli chodzi o rodzaj zastosowanej obudowy, ukierunkowanie na aplikację i związaną z tym topologię wykonania stopnia mocy. Dodając do tych

podstawowych parametrów cały szereg opcji wykonania i innych szczegółów, otrzymuje się ogromną liczbę kombinacji, jakie tworzą ofertę rynku. Producenci zasilaczy dostrzegli i tutaj swoją szansę i wielu z nich stara się możliwie jak najszerzej pokryć ofertą firmy potrzeby rynku, tworząc produkty katalogowe, uzupełniając je oczywiście produkcją na zamówienie.

Ta zamiana ról i znaczenia rynkowego między ofertą katalogową i produkcją na zamówienie jest charakterystyczną cechą współczesnego rynku zasilaczy impulsowych, która dobrze wpasowuje się w charakter polskiej elektroniki i sprzyja spadkom cen. Wiele z takich zasilaczy firmy potrzebują kupić praktycznie natychmiast, dlatego atrakcyjna oferta wyrobów gotowych i ich duża podaż silnie wpływają na wzrost rynku.

Niezawodność

Nowoczesne zasilacze impulsowe daleko za sobą mają już problemy z kiepską niezawodnością, jakie były nagminne w starych konstrukcjach budowanych w dużej części z elementów dyskretnych. Widać tu wyraźnie siłę nowoczesnych technologii elektronicznych, które ultymatywnie rozprawiły się z tym problemem.

Nowoczesne sterowniki zasilaczy realizują zwykle dwa lub więcej topologii pracy stopnia mocy, inną dla małych obciążeń, inną dla dużych oraz kontrolują wszystkie parametry napięć wejściowych i wyjściowych. W efekcie liczba układów zabezpieczających jest na tyle duża, że ponownie doszło do odwrócenia zjawisk – nowoczesnego zasilacza praktycznie nie da się uszkodzić, a czas MTBF liczony jest w setkach tysięcy godzin.

Postęp w zakresie podzespołów półprzewodnikowych mocy praktycznie wyeliminował także dokuczliwe problemy z dużą wrażliwością zasilaczy AC/DC na niestabilności pojawiające się w sieci energetycznej. Przepięcia, wahania, oscylacje i inne zaburzenia pojawiające w napięciu zasilającym powodowały przykre w skutkach uszkodzenia, gdyż jeszcze do niedawna konwertery nie dysponowały odpowiednim zapasem, jeśli chodzi o zakres przetwarzanych napięć.

Dzisiaj standardem jest praca w szerokim zakresie napięć zasilania od około 80V do 260V, co pozwala współpracować z dowolną siecią energetyczną na całym świecie i jest to zaleta bardzo ceniona zwłaszcza przez firmy działające na rynku globalnym.

Co więcej, na rynku pojawiają się zasilacze zdolne do pracy przy napięciu zasilania z zakresu 90-550V, a więc zarówno jednofazowym w USA, jak i trójfazowym i to z dużym zapasem. Rosnąca niezawodność zasilaczy powoduje wzrost zaufania do nich konstruktorów, którzy przestali się obawiać przykrych awarii i aplikują te wyroby bez niepotrzebnej rezerwy.