Zasilacze dużej mocy

Chiny producentem wiodącym

Ogromna część zasilaczy dostępnych na rynku krajowym produkowana jest w Chinach. Jak bardzo ogromna jest ta część? W przypadku zasilaczy katalogowych o typowej funkcjonalności, a więc bez pełnej cyfryzacji, interfejsów komunikacyjnych do dzielenia mocy podczas pracy równoległej lub też przy braku konieczności spełniania wymagań norm branżowych, praktycznie wszystkie zasilacze pochodzą z Chin. Nawet jeśli na tabliczce znamionowej widnieje logotyp znanego producenta, zachodniej marki, renomowanej i kojarzonej z Europą lub Ameryką, też z dużym prawdopodobieństwem zasilacz został wyprodukowany w Chinach przez tamtejszego producenta wyspecjalizowanego w takich produktach jako produkt kastomizowany – na zamówienie klienta pod jego wymagania. Praktycznie każdy tamtejszy producent zasilaczy podejmuje się takich zleceń, są też firmy, które wyłącznie zajmują się taką działalnością. Takie są realia rynku dyktowane przez ekonomię, bowiem "u nas" komponenty do produkcji kosztują znacznie więcej niż "tam" cały zasilacz, w obudowie, z transportem i badaniami.

Wyjątki się oczywiście zdarzają, na przykład dotyczą jednostek specjalizowanych, takich, które nie mają uniwersalnego charakteru i są ściśle dopasowane do wymagań aplikacyjnych lub też spełniają wymagania specyficznych norm. Niemniej są to produkty niszowe, a jak wiadomo, nisze nie tworzą rynku, tylko wskazują na istniejące luki.

Zasilacze impulsowe bazują na typowych podzespołach elektronicznych, do produkcji których nie jest wymagana bardzo zaawansowana technologia. Stąd we wnętrzu obudowy nie znajdziemy (pomijając rzadkie wyjątki) podzespołów czołowych marek, nawet jeśli dotyczy to półprzewodników. Tanie, własne, standardowe elementy zapewniają niskie koszty produkcji i sprawiają, że zasilacze, bardzo dobre, dobre i kiepskie, produkowane są w Chinach. Jednostki te są importowane przez dziesiątki firm handlowych, które znakują takie zasilacze własnymi znakami towarowymi i markami, tworząc marki handlowe. Tak wygląda rynek.

Czy to jest zasilacz, czy ładowarka?

Wraz z nadejściem ery mobilności i bezprzewodowości dużo sprzętu elektronicznego zawiera akumulator, który wymaga okresowego ładowania, czyli ładowarki. Ale bardzo często trudno jest z pełnym przekonaniem ustalić, czy dołączone do sprzętu urządzenie zapewniające ładowanie jest zwykłym zasilaczem, czy specjalizowaną ładowarką. Ładowarka i zasilacz wyglądają podobnie i nierzadko też na etykietach obu urządzeń nie ma jasnego wskazania na typ. Takie niejasności wynikają ze sposobu budowy urządzeń elektronicznych. Ogólnie ładowarka składa się z dwóch części: zasilacza oraz układu elektronicznego odpowiedzialnego za ładowanie i kontrolę stanu akumulatora (układ nadzorujący ładowanie).

Ten układ kontrolny może być wewnątrz zasilacza lub zaszyty w urządzeniu. Z reguły skomplikowany sprzęt ma taki układ nadzorujący ładowanie wbudowany. Dlatego do ładowania wymaga jedynie podłączenia zwykłego zasilacza, a on sam zajmuje się całą resztą. W tym przypadku urządzenie współpracuje z zasilaczem, mimo że potocznie na taki zasilacz mówi się "ładowarka". W drugim przypadku układ nadzorujący ładowanie może być wbudowany do wnętrza zasilacza, który w tym przypadku całkowicie kontroluje proces ładowania i wymaga dołączenia bezpośrednio do zacisków akumulatora. Takie urządzenie też potocznie nazywa się ładowarką, przez co czasem trudno się zorientować. Można kierować się takim tropem, że układ nadzorujący ładowanie jest tam, gdzie jest umieszczony wskaźnik ładowania (symbol na wyświetlaczu, dioda LED itp.).

Jakie znaczenie dla biznesu firmy mają zasilacze dużej mocy? #1

 

Szeroki i przekrojowy rynek zasilania obejmujący całą technikę, duża liczba producentów oraz bardzo szeroki funkcjonujący asortyment tego typu produktów powodują, że sprzedażą zasilaczy w kraju zajmuje się wiele firm. Dla części z nich są to produkty kluczowe (14%), dla innych jedna z ważniejszych pozycji w ofercie (36%), a są też takie, które do zasilania podchodzą wyłącznie przez pryzmat handlu i zasilacze są drobnym fragmentem asortymentu (50%). Zasilacze stanowią obecnie typowy produkt katalogowy, jeden z wielu elementów niezbędnych do budowy systemów kupowanych razem z czymś innym i stąd muszą być częścią ofert wielu dostawców, także tych słabo związanych z tematyką zasilania. Dlatego pole im przypisane jest największe.

Sprawność zasilacza to najważniejszy parametr

Sprawność zasilaczy jest bardzo istotnym parametrem urządzeń z kilku powodów. Po pierwsze, im jest ona większa, tym zasilacz może dostarczać więcej mocy przy tych samych wymiarach (większa gęstość mocy). Czyli duża sprawność jest przepustką do miniaturyzacji. Bezsprzecznie wysokosprawny zasilacz kojarzy się również z produktem nowoczesnym i zaawansowanym technicznie.

Duża sprawność oznacza niższe koszty eksploatacji urządzeń. Ponieważ energia elektryczna stale drożeje, w rozwiązaniach przemysłowych lub teleinformatycznych, gdzie sprzęt pracuje non stop, koszt energii jest bardzo ważny. W serwerowniach do kosztu prądu zużywanego przez urządzenia trzeba doliczyć koszt usunięcia ciepła z obiektu za pomocą systemu klimatyzacji – sprawność w takim przypadku liczy się podwójnie.

Wysokosprawny zasilacz oznacza często też małą awaryjność, a więc pośrednio jakość. Takie 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. Mogą też działać w szerszym zakresie temperatur, nie wymagają chłodzenia wymuszonego. Także ograniczenia na moc wyjściową przy skrajnych temperaturach otoczenia stają się łagodniejsze. Na koniec warto zauważyć, że duża sprawność zasilaczy, mała moc pobierana bez obciążenia lub konieczność korekcji współczynnika mocy jest dla niektórych zastosowań i typów wymagana przez regulacje Ekoprojektu i normy emisji EMC. Sprawność zasilaczy konsumenckich jest dzisiaj zbliżona do 90%, a 95% w przypadku zasilaczy dużej mocy nie jest zaskoczeniem.

Na które z produktów jest największy zbyt i konkurencja na rynku polskim? #2

 

Największa konkurencja na rynku (wykres u góry) jest w zakresie zasilaczy do montażu na szynę DIN. Takie zasilacze tworzą też największy nurt sprzedaży (wykres na dole). W takiej wersji dostępnych jest wiele typów aparatury i urządzeń. Kolejna grupa pod względem ważności to modułowe zasilacze w obudowie przeznaczone do montażu w obudowie lub szafie instalacyjnej, przetwornice i ładowarki, a więc rozwiązania powiązane tematycznie z szybko zyskującą na znaczeniu elektromobilnością. To także specjalizowane rozwiązania do oświetlenia LED. Znaczenie tych pierwszych determinuje uniwersalność i szeroki obszar aplikacyjny, tych drugich dokładnie coś przeciwnego, a więc wąska specjalizacja.

Cyfryzacja zasilaczy się ślimaczy

Cyfryzacja zasilaczy jest bezdyskusyjnym faktem, niemniej jest to proces pod każdym względem ewolucyjny i bardzo powolny. Mimo że od lat istnieją możliwości, aby kontroler sterujący stopniem mocy był realizowany jako procesor DSP z funkcjami definiowanymi przez oprogramowanie, nie widać, aby producenci decydowali się na tak radykalne posunięcia. Raczej konwersję mocy realizuje się w wersji klasycznej ze sterownikiem scalonym realizującym PWM, ZVS, LLC, a mikrokontrolery i oprogramowanie zajmują się mniej krytycznymi zadaniami.

Rynek zasilania jest dość konserwatywny, a nowości przyjmują się na nim powoli. Z uwagi na duże znaczenie ceny w sprzedaży zasilaczy większość produktów bazuje na dojrzałych technologiach, takich, w których komponenty nie mają w cenach zawartej premii dla producenta za nowość, zwłaszcza w zakresie rozwiązań powszechnego użytku i jednostek małej i średniej mocy.

Główne problemy rynku zasilania #3

 

Głównym problemem rynku jest nie najlepsza sytuacja w gospodarce krajowej, ale wpływ wojny na Ukrainie, tego co dzieje się w całej gospodarce europejskiej, też uznano za istotny czynnik determinujący obecne warunki biznesowe. Podobne komentarze bez problemu można znaleźć w wielu innych raportach analitycznych i statystykach opisujących stan gospodarki, co razem daje spójny obraz tego, że rynek cierpi na brak popytu, wyhamowanie lub przesuwanie w czasie projektów i inwestycji. Szczęśliwie zatwierdzono nam wreszcie środki z KPO, więc w perspektywie kolejnych miesięcy można oczekiwać zmiany na lepsze.

Procesory realizują komunikację cyfrową, nadzorują działanie sterownika, pozwalają na ustawienie progów zabezpieczeń, poziomów napięć, zarządzają równomiernym podziałem mocy przy połączeniu równoległym, dokonują kompensacji spadku napięcia na przewodach zasilających itd. Procesory pomagają też w realizacji złożonych systemów zasilających, na przykład tzw. dwukierunkowych, czyli takich, które mogą dostarczać energię do obciążenia lub ją pobierać, przesyłając z powrotem do sieci. Za ich pomocą realizuje się także interfejsy PoE, USB-C w wersji z negocjacją warunków zasilania (PD, power delivery) itd.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku zasilaczy #4

 

Czynniki pozytywnie wpływające na rynek to stale zwiększająca się presja na jakość i wzrost zaawansowania technicznego urządzeń elektronicznych. Kiepski zasilacz jest w stanie przekreślić wszystkie korzyści techniczne i cenowe z instalacji nowego urządzenia lub systemu, a także wymusić kosztowne akcje serwisowe. Taką świadomość ma coraz więcej osób i skłonność klientów do wybierania jednostek zasilających, które nie będą sprawiały problemów, pozytywnie zmienią rynek. Drugie miejsce odzwierciedla to, że rynek zasilania szybko się zmienia, co chwila powstają nowe konstrukcje o wysokiej funkcjonalności, dzięki czemu wybór dobrze dopasowanego do wymagań aplikacyjnych zasilacza staje się coraz prostszy. Istotne jest też to, że zasilanie jest zawsze potrzebne, dlatego rosnący rynek bezpośrednio przekłada się na większe zapotrzebowanie na zasilacze, a także to, że asortyment jednostek katalogowych będących w sprzedaży cały czas się poszerza. Coraz więcej zasilaczy można po prostu kupić "z półki", dzięki czemu zapewnienie zasilania przestaje być problemem.

Ale samo sterowanie tranzystorami mocy, korekcja współczynnika mocy, prostowanie synchroniczne to domena analogowych kontrolerów, które m.in. gwarantują dużą szybkość reakcji na zdarzenia.

Interfejs komunikacyjny

Interfejs cyfrowy daje możliwość odczytu stanu zasilacza, a więc napięcia wyjściowego i prądu, temperatury, parametrów napięcia sieci energetycznej oraz informacji nt. liczby przepracowanych godzin lub wcześniejszych zdarzeń, takich jak zaniki napięcia lub przeciążenia. Takie informacje mogą być wykorzystane do zarządzania działaniem systemu, planowania obsługi technicznej lub prognozowania awarii. W kontekście Przemysłu 4.0 takie możliwości stają się coraz bardziej potrzebne.

Interfejs pozwala na ustawianie parametrów, jak wartości napięć i prądów oraz progów zadziałania zabezpieczeń. Jest też niezbędnym elementem przy łączeniu wielu jednostek w systemy pracujące równolegle lub typu N+1, a więc z redundancją i z możliwością wymiany pojedynczych modułów podczas pracy (bez wyłączania zasilania). Systemy zasilania stają się coraz bardziej złożone i możliwość programowania zasilaczy to w pewnej mierze skutek tych procesów.

Jak można ocenić warunki biznesowe panujące na rynku zasilania w 2023 roku? #5

 

Ocena warunków panujących na rynku zasilania w 2023 roku wypadła niejednoznacznie. Przede wszystkim nikt z pytanych nie zaznaczył odpowiedzi, że warunki były bardzo dobre, a reszta głosów rozłożyła się mniej więcej po równo na "dobre" i zadowalające". Zamiast ocen bardzo dobrych, tak jak w naszych poprzednich analizach, mamy 9% wskazań, że warunki były kiepskie. To spora odmiana w stosunku do tego, co widzieliśmy przez lata we wcześniejszych badaniach. Wówczas dane opisujące warunki panujące na rynku zasilania były z zasady dobre.

Jaka jest aktualna koniunktura na rynku? #6

 

Ocena aktualnej koniunktury na rynku zasilania w Polsce, tj. w styczniu 2024 roku, wypadła gorzej niż pokazana na drugim wykresie ocena zeszłego roku. Przybylo wskazań "kiepskich" kosztem "dobrych", co znaczy, że na poprawę warunków cały czas czekamy. Oczywiście początek roku jest w wielu firmach martwym sezonem z dużą liczbą dni wolnych od pracy, inwentaryzacjami itp., ale z pewnością nie jest to czynnik wyłączny. Czyli problemy z popytem są poważne.

Warto zwrócić uwagę jeszcze na ekonomiczne aspekty możliwości programowania parametrów zasilania. Im w szerszym zakresie jest ono możliwe, tym mniej jednostek może mieć producent w ofercie. Mniej typów to niższe koszty magazynowania i większa skala produkcji dla danej jednostki. Nawet jeśli dodanie programowania odbywa się kosztem wzrostu komplikacji układowej, po uwzględnieniu wszystkich korzyści jest to opłacalne dla producentów i klientów. Dlatego rynek zasilania profesjonalnego zmierza w tym kierunku.

Zasilacze dużej mocy są kosztowne i z reguły dystrybutorzy nie mają lokalnych magazynów wypełnionych zasilaczami, bo jest to nieekonomiczne. Poza tym, takie jednostki kupuje się z wyprzedzeniem do realizowanych projektów i nie muszą one być dostępne od ręki. Zatem praktyką jest centralny magazyn produktów dla wielu krajów w skali kontynentu a nawet świata. Im mniej w nim jest typów, im większa możliwość programowania i ustalania specyfikacji, tym większa jest elastyczność logistyki towarów.

Korekcja współczynnika mocy

Korektor współczynnika mocy jest dzisiaj częścią większości zasilaczy o mocy powyżej 100 watów, zasilaczy teleinformatycznych oraz wybranych jednostek napięciowych średniej i dużej mocy do zastosowań profesjonalnych. O konieczności korekcji kształtu prądu pobieranego z sieci decydują wymagania prawne, nakładające obowiązek minimalizacji poziomu zaburzeń (harmonicznych) wprowadzanych do sieci energetycznej oraz potrzeba minimalizacji mocy biernej, za którą się płaci dodatkowo. Wprawdzie użytkownicy prywatni nie płacą za moc bierną, więc to ich nie dotyczy, ale w przypadku fabryk, biur, dużych obiektów, w których jest wiele sprzętu zasilanego z zasilaczy bez PFC, na rachunku pojawia opłata. Często nie są to małe sumy. Korekcja jest realizowana metodą impulsową na wejściu zasilacza, co do zasady takie zasilacze mają bardziej rozbudowany filtr wejściowy niż analogiczne jednostki bez PFC.

Główne zjawiska techniczne w zasilaczach #7

 

Od wielu lat duża sprawność jest postrzegana jako najważniejszy trend technologiczny wyznaczający kierunek rozwoju branży zasilania. Duża sprawność determinuje wiele ważnych parametrów zasilaczy, w tym rozmiary wymaganego systemu chłodzenia oraz koszty energii. Od wielu lat lokuje się ona na szczycie takich zestawień i tak też jest obecnie. Na drugiej pozycji znalazły się rozbudowane zabezpieczenia, co należy odczytywać jako istotę zagadnień związanych z jakością i trwałością systemu zasilania. Z kolei jednostki specjalizowane na trzeciej pozycji od góry wykresu sygnalizują, że zasilacze stają się coraz bardziej dopasowane do wymagań aplikacyjnych, tj. mniej uniwersalne.

Zasilacze dla systemów pomiarowych, badań i miernictwa

Zasilacze dużej mocy to również jednostki laboratoryjne wykorzystywane przy pomiarach do zasilania sprzętu i zadawania sygnałów wymuszeń. Są wykorzystywane także w sferze produkcji, podczas testowania jakości i badań automatycznych, gdzie pełnią funkcję wymuszeń zaburzeń w sieci zasilania oraz części testerów odpowiedzialnej za badania wytwarzanych urządzeń pod kątem współpracy ze źródłem zasilania. Zasilacze takie pozwalają na swobodne programowanie parametrów wyjściowego przebiegu "w locie" i tym samym są wygodnym elementem systemów pomiarowych i testerów ATE. Jednostki te różnią się głównie tym, że pozwalają na regulację napięć i prądów wyjściowych w szerokim zakresie (np. czterech ćwiartkach), mają bardzo dobre parametry stabilizacji i czystości napięcia wyjściowego, zawierają często kilka niezależnych kanałów wyjściowych i mogą być sterowane z komputera, pełniąc funkcję elementu systemu pomiarowego.

"Cztery ćwiartki" oznaczają, że zasilacz może płynnie zmieniać polaryzację napięcia na odwrotną, przechodząc z napięciem przez zero bez konieczności przepinania kabli, a także, że nie tylko jest w stanie dostarczać energię, ale również ją pobierać. W tym przypadku prąd może płynąć także "do zasilacza".

Najważniejsze cechy brane pod uwagę przy kupnie zasilaczy przez klientów #8

 

W zestawieniu najważniejszych kryteriów branych pod uwagę przez klientów przy selekcji zasilacza i dostawcy na szczycie uplasowały się parametry techniczne i cena. Tym samym rynek wrócił do "standardu" obowiązującego przez lata, który można podsumować jako "najlepszy zasilacz za najmniejszą cenę". Wyjątkiem w tej regule były dwa ostatnie lata, gdzie na drugim miejscu był termin dostawy. Za ważne czynniki uznano markę producenta i jakość wykonania a także kompetencje techniczne dostawcy. Ta trójka kryteriów dobitnie pokazuje, że trudne czasy po pandemii się skończyły i wchodzimy w okres normalności, w której klienci przestają się martwić, czy kupią, i swoje potrzeby kierują do tych, którzy są w stanie pomóc im rozwiązać problem.

Z wiedzą jest coraz gorzej

Aby dobrze wybrać zasilacz do danej aplikacji i docenić walory techniczne kryjące się w zaawansowanych jednostkach zasilających, trzeba mieć wiedzę na temat ich funkcjonalności i parametrów. Wiedza ta pozwala na formułowanie pytań kierowanych potem do dostawców, a także na poszerzenie horyzontów na temat tego, co można osiągnąć w tworzonej aplikacji. Inaczej dyskusja sprowadzana jest do podstawowych danych takich, jak napięcie wyjściowe, moc, obudowa, złącze DC i cena, co nikomu nie daje wiele przestrzeni do manewru.

Kupujący zasilacze coraz częściej nie mają wystarczających kompetencji i doświadczenia, aby umieć ocenić produkt, więc nietrudno o nadużycia. Nie każdy zna się na zasilaczach, a im aplikacja lub wytwarzane urządzenie bardziej odbiega od elektroniki, tym tej wiedzy jest w naturalny sposób mniej. Klienci z branż odległych od elektroniki z reguły nie chcą płacić więcej za produkty renomowane i o gwarantowanej jakości, raczej kupują jednostki najtańsze i nawet jak później urządzenie nie działa prawidłowo, nie są w stanie powiązać anomalii z kiepskim zasilaniem i nietrafionym wyborem, gdyż nie mają wiedzy.

Jak sygnalizowano nam w ankietach "poziom wiedzy klientów na tematy związane z zasilaniem obniża się z roku na rok". Być może dlatego, że jest to coraz bardziej skomplikowane zagadnienie i dotykające wielu branż, sektorów i aplikacji, nawet znacznie odległych tematycznie od techniki. Innym powodem może być to, że zasilacze sprzedają nie tylko specjalistyczni dystrybutorzy, ale też firmy handlowe bez kompetencji kadrowych w tym zakresie, dla których zasilacz jest tylko indeksem (oznaczeniem produktu). To zapewne jest konsekwencja szerokiego rynku.

Jednostki o specjalnym przeznaczeniu

Zasilacze to produkty z zasady uniwersalne, ale na rynku coraz częściej producenci tworzą wersje specjalizowane - ukierunkowane na specyficzne zastosowania (obsługujące redundancję, sygnalizację, z dodatkowymi wyjściami). Uwalniają one projektantów od konieczności dodawania dodatkowych układów pomocniczych, realizujących specyfikę aplikacyjną, które zostają zaszyte wewnątrz obudowy. Takie specjalizowane wersje spełniają wymagania branżowe od strony elektrycznej i mechanicznej.

Asortyment dostępnych na rynku zasilaczy poszerza się także o wersje wyposażone we wzmocnioną izolację o niskiej upływności. Do niedawna były one rzadkością i wykorzystywane tylko w aplikacjach medycznych, niemniej poszerzająca się oferta wskazuje, że takie jednostki trafiają także do aplikacji przemysłowych, precyzyjnej aparatury pomiarowej oraz rozbudowanych systemów, gdzie łączone są obwody na różnych potencjałach. W takich przypadkach zasilacz o wzmocnionej izolacji jest w stanie zapewnić stabilność i jakość działania układów pomiarowych. Problemy są coraz częstsze, bo nie zawsze zasilacz pracuje ze stabilnym obciążeniem, stabilną siecią energetyczną i uziemioną obudową. Duży prąd upływu może wywołać wzrost potencjału na wyjściu w stosunku do ziemi przy połączeniu do sieci dwoma przewodami i przy niewielkim obciążeniu, co może zakłócać działanie obwodów kondycjonujących, wejściowych przetworników itp.

Na razie GaN to tylko marketingowy fetysz

W przypadku zasilaczy dużej mocy poprawa wielu ważnych parametrów technicznych wiąże się z użyciem nowych generacji podzespołów półprzewodnikowych. Dotyczy to wielu zagadnień, a przykładem może być mała moc pobierana z sieci bez obciążenia, która wynosi kilkadziesiąt miliwatów nawet w wydajnych, kilkusetwatowych zasilaczach przemysłowych. Aby zapewnić taki rewelacyjny wynik, konieczne jest użycie zaawansowanych kontrolerów scalonych, które potrafią dynamicznie zmieniać topologię konwersji energii w funkcji stopnia obciążenia, uruchamiają tryby oszczędnościowe, gdy zasilacz jest nieobciążony itp.

Zaawansowany kontroler zmienia też dynamicznie częstotliwość kluczowania tranzystorów po to, aby ograniczyć straty mocy wynikające z komutacji, a więc aby zapewnić większą sprawność zasilacza. Taki układ zwykle dzisiaj pracuje w topologii rezonansowej, która zapewnia małą emisję zaburzeń elektromagnetycznych i realizuje przełączanie tranzystorów w zerze napięcia lub prądu (ZVS, ZCS).

Kolejnym bardzo istotnym elementem są tranzystory przełączające, które powinny zapewnić małe straty na przewodzenie (jak najmniejszy spadek napięcia) oraz na komutację (w czasie przełączania). Dodatkowo tranzystory takie powinny mieć jak największe napięcie znamionowe. Zapewnia to oczywiście dużą odporność na przepięcia pojawiające się w sieci energetycznej, ale także ogranicza straty energii wynikające z konieczności tłumienia przepięć na transformatorze, powstających w wyniku przełączania.

Naturalnym kandydatem do nowoczesnej jednostki zasilającej są elementy wykonane z azotku galu, niemniej na razie nie widać na rynku, aby takie jednostki pojawiały się masowo w ofertach.

Powodem są wyższe ceny i gorsza dostępność tych elementów. Na razie trafiają one głównie do elektrycznej motoryzacji, gdzie stanowią bazę konstrukcyjną inwerterów i konwerterów. Do zasilaczy o uniwersalnym przeznaczeniu i mocy do ok. 1 kW raczej nie, bo zysk z ich użycia jest minimalny.

Straty mocy podczas konwersji pojawiają się w elementach indukcyjnych (transformator, dławik PFC), tranzystorach kluczujących, prostowniku wejściowym i wyjściowym, kondensatorach. Moc tracimy też w układach gasikowych chroniących półprzewodniki przed uszkodzeniem. GaN-y poprawiają sprawność stopnia mocy, ale całej reszty nie, stąd procentów sprawności nie przybywa wiele. Czasem różnicy nie ma wcale.

Więcej funkcjonalności

Użyteczna funkcjonalność, jaka pojawia się dzisiaj często w zaawansowanych jednostkach zasilających, obejmuje obecnie takie dodatki, jak np. możliwość regulacji wyjściowego napięcia w niewielkim zakresie trymerem, po to, aby skompensować spadek napięcia na przewodach wyjściowych. Do tego samego celu służą zwielokrotnione zaciski wyjściowe lub też możliwość podłączenia dwóch dodatkowych przewodów pomiarowych bezpośrednio do zacisków obciążenia (tzw. czteroprzewodowe połączenie kelwinowskie). Taki sposób zapewnia znakomite parametry napięcia wyjściowego (statyczne i dynamiczne) w zasilaczach dużej mocy i o niskim napięciu wyjściowym.

Od strony układowej zasilacze wyposaża się dzisiaj we wszechstronne układy zabezpieczające, rozbudowane filtry wejściowe, sterowniki zapewniające sygnalizację stanu zasilacza i podobne obwody ochronne na tyle skuteczne, że awaria na skutek przeciążenia, stanu nieustalonego lub zwykłego błędu podczas montażu instalacji staje się praktycznie niemożliwa.

Szeroki zakres napięcia wejściowego to kolejny parametr, który wiele mówi o nowoczesności. Standard tanich jednostek to 100–240 VAC, lepsze działają w zakresie 85–265 VAC, najlepsze w jeszcze szerszych widełkach, np. 90–450VAC, a więc mogą być zasilane napięciem międzyfazowym. Nawet jeśli nie korzystamy z sieci innej niż 1-fazowa 230VAC, to gdy zakres dopuszczalnych napięć jest szeroki, korzystnie przekłada się to na odporność zasilacza na krótkotrwałe zaniki napięcia i przepięcia o dużej wartości.

Asortyment dostępnych na rynku zasilaczy poszerza się także o wersje wyposażone ze wzmocnioną izolacją oraz o małej upływności. Do niedawna były one rzadkością i wykorzystywane tylko w aplikacjach medycznych, niemniej poszerzająca się oferta wskazuje, że takie jednostki trafiają także do urządzeń przemysłowych, do precyzyjnej aparatury pomiarowej oraz rozbudowanych systemów, gdzie łączone są obwody na różnych potencjałach. W takich przypadkach zasilacz o wzmocnionej izolacji jest w stanie zapewnić stabilność i jakość działania układów pomiarowych.

Elektromobilność ważnym sektorem dla zasilaczy

Elektromobilność jest istotnym trendem zmieniającym rynek zasilania i warto zauważyć, że nie dotyczy ona w większości przypadków samochodów elektrycznych. Elektryczne są wózki magazynowe, w tym rozwiązania działające autonomiczne, roboty oraz rozwiązania transportowe mniejszego kalibru, takie jak skutery, hulajnogi, rowery. Te wszystkie urządzenia są zasilane z akumulatorów i muszą mieć ładowarki, czyli specjalne zasilacze.

Szczegóły realizacji procesu ładowania zależą od konkretnego rozwiązania, ale zawsze podstawowym komponentem ładowarki jest zasilacz. Ładowarka powinna być mała i szybka, bo wszystkim użytkownikom zależy na szybkim ładowaniu, a wiele aspektów aplikacyjnych i ekonomicznych jest wprost powiązane z tym, czy sprzęt będzie można szybko naładować. W kolejnych latach elektromobilność będzie jeszcze bardziej oddziaływać na rynek zasilania, wymuszając powstawanie jednostek specjalizowanych pod kątem aplikacyjnym (mechanicznie, elektrycznie i funkcjonalnie).

Najważniejsze czynniki o charakterze negatywnym dla rynku zasilania #9

 

Normalizację po zerwanych łańcuchach dostaw widzimy też w powyższym zestawieniu głównych czynników negatywnych dla rynku. Czasy dostaw nie są już na górze, za to po 2-letniej przerwie wróciły problemy z silną konkurencją i tanimi zasilaczami azjatyckimi. Silna konkurencja jest pochodną tych zjawisk oraz tego, że rynek zasilania jest bardzo szeroki, produkty w dużej mierze są standardowe, przez co kupujący może wybierać zasilacz spośród wielu źródeł.

Dostawcy zasilaczy

W tabeli 1 prezentujemy przegląd ofert w zakresie zasilaczy dużej mocy przygotowany pod kątem uwypuklenia ich istotnych lub szczególnych cech. Funkcjonalność wielu zasilaczy jest podobna, tak samo jak specyfikacje i funkcjonalność. Z tego powodu nasza tabela pomija w większości to co jest typowe i standardowe, gdyż inaczej nie byłaby do niczego przydatna. W tabeli 2 prezentujemy dane kontaktowe do firm z omawianego obszaru.

Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród dostawców zasilaczy dużej mocy w Polsce.