Poniedziałek, 20 maja 2019

Nowoczesne systemy zasilające

Z tematem zasilania musi dzisiaj się umieć zmierzyć każdy inżynier, co powoduje, że obojętnie, jaką się ma specjalizację, trzeba mieć rozeznanie w tym, co jest dostępne na rynku, jakie parametry charakteryzują zasilacze oraz wiedzieć, jak spośród dziesiątek typów, setek wersji, marek, ofert producentów i importerów wybrać ten najlepszy i optymalny pod względem jakości i ceny. Wybór zasilacza jest niełatwy także dlatego, że na rynku jest mnóstwo tandety, a wiele jednostek nie spełnia podstawowych parametrów, nie mówiąc już o zapewnieniu długoterminowej jakości. W takich warunkach w naszym opracowaniu postanowiliśmy skupić się na drugiej części rynku, a więc zasilaczach zaawansowanych technicznie, o rozbudowanej funkcjonalności, doskonałych parametrach i wybijających się wysoką jakością wykonania. Omawiamy nowości, pokazujemy kierunki zmian w technologii i przybliżamy znaczenie poszczególnych parametrów, licząc, że zwiększymy w ten sposób świadomość rynku i wymagania klientów.

Nowoczesne systemy zasilające

Czym jest nowoczesny zasilacz?

Zasilacz to pojemny termin, za którym kryją się tysiące rozwiązań różniących się parametrami, budową, przeznaczeniem i wykonaniem. Dwa takie same zasilacze w tym ujęciu mogą być inne, jeśli chodzi o konstrukcję wewnętrzną, jakość i funkcjonalność. Mało widoczną dla użytkownika cechą jest też nowoczesność konstrukcyjna tych jednostek.

Nowoczesny zasilacz to taki, którego budowa opiera się na najnowszych dostępnych na rynku technologiach konwersji mocy, materiałach i komponentach. Z tym bywa różnie - wystarczy otworzyć obudowę, aby przekonać się, że wiele jednostek dostępnych na rynku to konstrukcje, w których takich nowinek się nie znajdzie. Powodów tego jest wiele. Przede wszystkim chodzi o cenę, która jest ważnym kryterium wyboru produktu przez klienta.

Główne zjawiska techniczne w zasilaczach
 
Na liście najważniejszych zjawisk technicznych w zasilaczach uznano wysoką sprawność konwersji energii, a na drugiej pozycji znalazła się miniaturyzacja, która jest z tą sprawnością mocno powiązana. Duża sprawność pozwala na to, że zasilacze nawet kilkusetwatowe mają niewielkie wymiary i nie wymagają chłodzenia wymuszonego, bo mało się grzeją. Te najbardziej zaawansowane jednostki mają ją na poziomie istotnie przekraczającym 90%. Kolejne istotne czynniki to monitoring stanu pracy i możliwość programowania przez interfejs cyfrowy oraz możliwość chwilowego przeciążania. Dalsze kryteria mają już podobne znaczenie, a wspólnym mianownikiem dla nich jest funkcjonalność charakterystyczna dla zastosowań przemysłowych, teleinformatycznych lub w medycynie.

Nowe komponenty i materiały zwykle są droższe od tych popularnych, dlatego musi minąć sporo czasu, zanim nowości trafią do wnętrza zasilaczy dostępnych w handlu. Można nawet pokusić się o stwierdzenie, że im zasilacz popularniejszy, tańszy i standardowy, tym jego wewnętrzna konstrukcja bardziej opiera się na rozwiązaniach znanych od lat. Inercja w adaptacji nowych technologii daje się zauważyć na wielu rynkach, ale w przypadku zasilaczy ma ona bardzo realny wymiar ekonomiczny.

Z tych przyczyn w zasilaczach małej mocy jest ona najsłabiej zarysowana i dotyczy najczęściej sterownika scalonego, a najrzadziej elementów magnetycznych i podzespołów pasywnych. W jednostkach dużej mocy, rozwiązaniach specjalizowanych i niszowych bywa znacznie większa, bo cena tych rozwiązań ma mniejsze znaczenie, a funkcjonalność i parametry techniczne są bardziej brane pod uwagę.

Chiny producentem wiodącym

 
Przegląd ofert firm i innych dostawców komponentów i systemów zasilania gwarantowanego

Ogromna część zasilaczy dostępnych na rynku krajowym produkowana jest w Chinach. Jednostki te są importowane przez dziesiątki firm handlowych, które znakują takie zasilacze własnymi znakami towarowymi i markami, tworząc marki handlowe. Specyfikacja takich zasilaczy nie jest sztywno zdefiniowana, tak samo jak lista komponentów, ale próżno szukać na płytce części renomowanych producentów. Są tam wyłącznie elementy chińskie, standardowe, a więc tanie.

Sprawność jest bardzo istotna

Sprawność zasilaczy staje się ważna z kilku powodów. Po pierwsze, im jest ona większa, tym zasilacz może dostarczać więcej mocy przy tych samych wymiarach. Czyli wysoka sprawność jest przepustką do miniaturyzacji. Bezsprzecznie wysoko sprawny zasilacz kojarzy się również z produktem nowoczesnym i zaawansowanym technicznie.

Po drugie, wysoka sprawność oznacza niższe koszty eksploatacji urządzeń. Ponieważ energia elektryczna stale drożeje, w rozwiązaniach przemysłowych, teleinformatycznych oraz innych obszarach, gdzie urządzenia pracują non stop przez długie lata, koszt energii się liczy. W wielu przypadkach do kosztu pobieranej z sieci energii elektrycznej trzeba doliczyć koszt usunięcia ciepła z obiektu za pomocą systemu klimatyzacji (np. w serwerowniach, stacjach telekomunikacyjnych).

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku zasilaczy
 
Za najważniejszy trend sprzyjający rozwojowi rynku zasilaczy pytani przez nas w ankietach specjaliści uznali wzrost znaczenia zagadnień związanych z jakością w ostatnich latach, a także stale rosnące skomplikowanie techniczne urządzeń elektronicznych. Te dwa zjawiska wymuszają stosowanie coraz bardziej zaawansowanych zasilaczy, takich które dostarczają energię o lepszych parametrach lub też są mniejsze (mają większą gęstość mocy w jednostce objętości). Na drugim miejscu znalazło się kryterium, że aktualnie na rynku jest coraz więcej zasilaczy nowoczesnych i kupujący mogą wybierać produkty spełniające wszystkie, także te wyszukane, potrzeby. Za ważne uznano ponadto coraz większe znaczenie wymagań prawnych determinujących minimalne parametry zasilaczy, a więc na przykład te związane ze sprawnością, mocą pobieraną z sieci bez obciążenia, koniecznością korekcji współczynnika mocy lub też kompatybilnością elektromagnetyczną. Ale nietrudno zauważyć, że różnice pomiędzy poszczególnymi słupkami na wykresie są niewielkie.

Po trzecie, wysoka sprawność oznacza często małą awaryjność zasilaczy, a więc pośrednio dużą jakość. Bo wysoko sprawne jednostki mało się grzeją i ich podzespoły nie są tak obciążone cieplnie. Są mniejsze, a więc też mogą być tańsze w produkcji, bo nie potrzeba do nich dużych radiatorów. Dzięki wysokiej sprawności zasilacze mogą działać w szerszym zakresie temperatur, nie wymagają chłodzenia wymuszonego.

Także ograniczenia na moc wyjściową przy dużych temperaturach otoczenia stają się łagodniejsze. To zagadnienie określa się terminem derating, co oznacza, że z uwagi na ograniczenia cieplne, przy wysokich temperaturach otoczenia moc maksymalna dostarczana przez zasilacz maleje.

Po czwarte, wysoka sprawność zasilaczy, mała moc standby lub konieczność korekcji współczynnika mocy jest coraz częściej wymogiem prawnym.

Sprawność najbardziej zaawansowanych jednostek dawno już przekroczyła 90%, a wartości rzędu 95% wcale nie są jakimś wyjątkiem. Z reguły im zasilacz mniejszej mocy, tym sprawność średnia jest mniejsza, ale mimo to bez problemu można kupić dzisiaj zasilacze wtyczkowe lub biurkowe do sprzętu konsumenckiego osiągające średnią sprawność 88-90%.

Warto dodać, że w produktach konsumenckich wysoka sprawność idzie w parze z małym poborem mocy bez obciążenia. Ograniczenie wielkości energii pobieranej przez zasilacz na własne potrzeby to także wymogi narzucane przez regulacje unijne, gdyż nawet jeśli pobierana przez pojedynczy zasilacz moc standby nie wydaje się duża, to jednak takich zasilaczy jest bardzo dużo i sumarycznie stanowią one już poważne obciążenie dla sieci.

Bezsprzecznie w temacie mocy standby sporo się ostatnio dzieje, a producenci półprzewodników, czyli układów sterujących i zasilaczy, wkładają wiele wysiłku w to zagadnienie, co chwila bijąc rekordy oszczędności i ekologiczności. Zapewnienie niskiego poboru mocy bez obciążenia jest łatwiejsze w przypadku sterowania cyfrowego, bo implementacja technik sterowana z gubieniem impulsów, zmianą topologii konwersji w takim stanie w ten sposób jest łatwiejsza do osiągnięcia. Jednostki zgodne z Energy Efficiency Level VI lub CoC 5 pobierają z sieci w stanie standby poniżej 0,1 W.

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty