Miniaturowy sprzęt przenośny, urządzenia zasilane z sieci i jednocześnie baterii i akumulatorów są najlepszym przykładem zastosowań, w których transformator sieciowy jest zbyt dużym ograniczeniem gabarytowym. W systemach komputerowych, układach cyfrowych zasilanych niskim napięciem i pobierającym prąd o dużej wartości, rozbudowanych systemach elektronicznych zasilanych wieloma napięciami, systemach telekomunikacyjnych i wielu innych podobnych zastosowaniach charakteryzujących się dużym wahaniem chwilowo pobieranej mocy, w przypadku zasilacza opartego na transformatorze sieciowym nie udaje się zbudować zasilacza o wysokiej sprawności i w takich zastosowaniach dominują układy impulsowe.
Transformatory sieciowe wymagają podania napięcia przemiennego sieci o określonej wartości napięcia i częstotliwości, a współpraca z siecią o innych parametrach wymaga przełączania uzwojeń. Mimo że ten ostatni czynnik wydaje się pozornie wadą najmniej istotną, w praktyce jest on odpowiedzialny za to, że zasilacze tego typu zniknęły z elektroniki powszechnego użytku. W warunkach, jakich działają producenci światowi telewizorów, laptopów i telefonów komórkowych, bezproblemowe działanie w każdym kraju, bez konieczności korzystania z przełączników 110/220V okazało się akurat bardzo ważne.
Ostatnim czynnikiem wartym wymienienia jest to, że wydajność energetyczna zasilaczy z transformatorem sieciowym jest często o wiele za duża w stosunku do potrzeb nowoczesnej elektroniki i ich moc znamionowa nie da się łatwo skalować w dół. O ile przy wzroście zapotrzebowania na energię nie ma problemu i można kupić w zasadzie każdy transformator, jakiego się tylko potrzebuje, o tyle poniżej magicznej granicy 2 watów wybór transformatora staje się problematyczny.
Producenci oferują transformatory sieciowe o mocy nawet 0,5W, ale ich użycie jest już kłopotliwe. Przeszkadza duża rezystancja wewnętrzna dodatkowo pogarszająca nie najlepszą sprawność i powodująca niepotrzebne nagrzewanie. Wymiary takich elementów też są zbyt wielkie, niż wynikałoby to z mocy, a uzyskanie kilku napięć wyjściowych jest już prawdziwym wyzwaniem konstrukcyjnym.
Zielona elektronika kolejnym problemem
Szybko rosnące ceny energii elektrycznej powodują, że coraz większe znaczenie w projektowaniu układów zasilających mają zagadnienia związane z minimalizacją poboru mocy i zieloną elektroniką. Wymagania dotyczące sprawności układów zasilających, wielkości pobieranej mocy w stanie gotowości rosną, gdyż liczba urządzeń elektronicznych dołączonych do sieci jest ogromna i stale rośnie. Nawet niewielki jednostkowy pobór mocy przekłada się w skali globalnej na tyle duże liczby, że próbuje się temu przeciwdziałać.
Ponieważ same działania marketingowe coraz częściej nie są wystarczającym stymulatorem i pobór mocy standby sięga już 10% zużycia, nakładane są ograniczenia prawne. Dla wielu urządzeń elektronicznych jest on obecnie limitowany do 1–2W, od roku 2013 limit ten ma być zmniejszony dwukrotnie.
Dla rynku transformatorów sieciowych zmiany te mają charakter negatywny, gdyż podzespoły te nie dają wielu możliwości poprawy sprawności ani też nie pozwalają na redukcję mocy pobieranej przy pracy jałowej. Producenci transformatorów modernizują produkty i korzystając z lepszych materiałów magnetycznych, starają się minimalizować straty związane z przemagnesowywaniem rdzenia, niemniej ich pole manewru nie jest szerokie.
Praca zasilacza bez obciążenia w praktyce polega na pozostawieniu dołączonego do sieci i nieobciążonego transformatora, co w urządzeniach średniej i dużej mocy powoduje niepotrzebne zużycie mocy z sieci. Z kolei skuteczne zablokowanie działania zasilacza bazującego na transformatorze sieciowym nie zawsze jest wykonalne i z pewności nie jest proste, dlatego wydaje się, że opisane cele związane z redukcją mocy łatwiej jest spełnić, wykorzystując zasilacze impulsowe.
Ponieważ energia elektryczna dla przemysłu i działalności gospodarczej w ostatnich miesiącach szybko drożeje, wymienione zagadnienia mogą coraz częściej wpływać w kolejnych latach na rynek.
Maciej Marcinkowski Doradca techniczno-handlowy w Breve Tufvassons
Nieustanne dążenie do obniżania cen zmusza producentów do wprowadzania konstrukcji wykorzystujących nowe technologie i materiały. Przykładem mogą być wprowadzone przez nas transformatory jednokomorowe STM, gdzie dzięki zmniejszeniu gabarytów i ilości użytych materiałów obniżyć można było również cenę.
Z powodów ekonomicznych producenci coraz częściej chcą, aby transformator wchodzący w skład ich urządzeń był wyprodukowany na miarę. W związku z tym bardzo cenią sobie możliwość wykonywania indywidualnych projektów i dostosowywania transformatorów do ich potrzeb. Nakłady związane z pracą biura projektowego bardzo szybko zwracają się przy seryjnej produkcji.
Obecnie na polskim rynku pozostało kilku liczących się producentów transformatorów. Wykruszyły się małe firmy produkujące wyłącznie transformatory toroidalne do zasilania żarówek halogenowych, co związane jest z malejącą ceną zasilaczy elektronicznych przy ciągłej poprawie jakości tych urządzeń. Z drugiej strony w ostatnich latach pojawiło się wielu dystrybutorów i pośredników – wpływ na to miało przede wszystkim przystąpienie Polski do UE, a następnie nasze wejście do strefy Schoengen, co znacznie usprawniło dystrybucję wewnątrzwspólnotową. Krajowi producenci mają jednak przewagę nad importerami, bo są znacznie bardziej elastyczni w ofercie i mają krótsze terminy dostaw.
Zasilacze impulsowe stanowią coraz częściej alternatywę dla urządzeń budowanych w oparciu o transformatory, jednak (jak na razie) stosuje się je w zakresie niewielkich mocy. Dla zastosowań, w których wymagana jest niezawodność, tradycyjny transformator wciąż jest niezastąpiony. Nie zapominajmy, że do wyprodukowania zasilacza impulsowego stosuje się transformatory wielkiej częstotliwości, pracę mamy więc przez cały czas. |