Niskie napięcie, duży problem

 

(źródło: tgiltd.com)

Wraz ze wzrostem znaczenia urządzeń przenośnych oraz całej elektroniki konsumenckiej coraz więcej uwagi konstruktorów zajmuje obniżanie poboru mocy. To wielowymiarowe zjawisko dotyka każdego etapu konstrukcyjnego zarówno, jeśli chodzi o cały system, wchodzące w jego skład układy elektroniczne, jak i konstrukcję poszczególnych podzespołów. W ostatnim przypadku mniejszy pobór mocy wiąże się nieodłącznie z coraz mniejszą wartością napięcia zasilającego. W wielu zastosowaniach pozwala to zapewnić dłuższy czas działania z baterii, jak również ogranicza straty mocy związane z przełączaniem sygnałów cyfrowych, dlatego w ich przypadku już dawno pożegnaliśmy się z napięciem 5V, które przez wiele lat pełniło rolę standardowego poziomu zasilania układów cyfrowych i doszliśmy w okolice 1V. Dalsze obniżanie napięcia będzie już niezwykle trudne, poza tym ograniczenia fizyczne krzemu nie pozwolą chyba zejść z zasilaniem poniżej 0,8V.

 

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Poza zasilanym niewielkim napięciem szybkim układem cyfrowym, cała reszta elektroniki wymaga wyższych napięć. Towarzysząca mikroprocesorowi pamięć wymaga zasilania nieco wyższego niż rdzeń, a więc około 1,6V, układy interfejsowe zasilane są napięciem 3,3V, a magistrale danych w dalszym ciągu zasila się z 5V. Wiele urządzeń wykonawczych, a zwłaszcza te, które zawierają w sobie elementy elektromechaniczne wymaga napięcia zasilania na poziomie 12V. Wyższych napięć w porównaniu do układów cyfrowych wymaga też szereg elementów elektronicznych takich jak białe diody LED, tranzystory mocy MOSFET, a nawet wzmacniacze audio. Kolejny próg wyznacza elektronika samochodowa zasilana z 12V lub 24V, a następnie urządzenia telekomunikacyjne, które tradycyjnie zasilane są napięciem 48V.

W efekcie złożony system elektroniczny może zawierać nawet dziesięć wewnętrznych szyn zasilających, każdą o innych parametrach napięciowo-prądowych. Szybki i energooszczędny mikroprocesor coraz częściej jest otoczony tak rozległym lasem przetwornic i konwerterów, że mam wątpliwości, czy w sumie prowadzi to do jakiś oszczędności. Przecież konwersja napięcia nie odbywa się w sposób bezstratny, a same przetwornice też nie należą do najtańszych komponentów.

O ile napięcia zasilające w elektronice są coraz mniejsze, to z pewnością nie da się tego powiedzieć o całej reszcie świata. W energetyce ograniczenie strat mocy przy przesyłaniu energii oznacza dokładnie odwrotne działanie związane z powiększaniem napięcia. Podobne zjawiska obserwujemy w motoryzacji, która wprawdzie powoli, ale konsekwentnie przechodzi na trzykrotnie wyższe zasilanie, po to, aby ograniczyć straty mocy. Wysokie napięcia towarzyszą też elektronice medycznej, zastosowaniom przemysłowym, w kolejnictwie, automatyce, systemach sterowania, systemach oświetlenia i szeregu innych podobnych dziedzinach. Można nawet powiedzieć, że duża część obszarów, które z czasem zajmuje elektronika, operuje na relatywnie wysokim napięciu zasilającym.

W efekcie jeden wspólny i uniwersalny cel, jakim jest ograniczenie zużycia energii, rozdwaja się na dwa idące w przeciwną stronę trendy konstrukcyjne. Zapanowanie nad nimi w obrębie jednego produktu staje się coraz bardziej kosztowne i złożone. Komplikacja systemu zasilającego zapewniającego optymalne działanie podzespołów i minimalizację pobieranej przez nie mocy niejednokrotnie jest tak duża, że główny cel związany z minimalizacją pobieranej mocy przypomina linię horyzontu, oddalająca się od obserwatora w miarę zbliżania.

Dziesiątki napięć zasilających współczesną elektronikę z pewnością są korzystne dla producentów szybkich mikroprocesorów i innych złożonych układów cyfrowych. Oni tworzą optymalne konstrukcje i słabo interesują się tym, co dzieje się poza ich układem, pozostawiając wytworzenie potrzebnych napięć projektantom systemu. Świetny interes robią producenci konwerterów i systemów zasilających, dla których każde dodatkowe napięcie oznacza zysk ze sprzedaży. Dlatego ten komu uda się zapanować nad tym rosnącym bałaganem i znaleźć sposób na pogodzenie dwóch światów zasilania, ma z pewnością szansę na nagrodę Nobla.

Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Zobacz więcej w kategorii: Opinie
Pomiary
Lokalizacja bez GPS-a coraz bardziej potrzebna
Pomiary
Instrument-as-a-Software - instrumenty pomiarowe definiowane programowo
Pomiary
Czujniki kwantowe – przyszłość metrologii
Produkcja elektroniki
Certyfikacja: ufność czy ograniczone zaufanie?
Zasilanie
Zasilanie pionowe lekarstwem na problemy z integralnością
Zasilanie
Zasilanie 0,3 V w układach cyfrowych
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Październik 2026
Magazyn
Wrzesień 2026
Magazyn
Sierpień 2026

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów