Zasilacze impulsowe - niezbędne dla całej współczesnej techniki

Do każdego urządzenia elektronicznego potrzebna jest energia, stąd zapotrzebowanie na zasilacze można wskazać w praktycznie każdej dziedzinie techniki. Od zasilaczy żąda się coraz więcej, a lepsze parametry, takie jak sprawność, miniaturowe wymiary lub zdolność do chwilowego przeciążania, muszą iść w parze z niską ceną.

Każda kolejna generacja zasilaczy wchodzących na rynek ma coraz większą sprawność i najbardziej widać to w zasilaczach dużej mocy, gdzie sięga ona 95-96%. Wysoka sprawność to oszczędność energii zasilającej, a więc mniejsze rachunki, a w zasilaczach buforowych dłuższy czas pracy z danej pojemności akumulatora.

Wysokosprawny zasilacz niewiele się grzeje, a więc może też pracować w szerszym zakresie temperatur, a cała konstrukcja może być bardziej zminiaturyzowana, bo nie ma potrzeby rozpraszania tak dużej ilości ciepła. Można w nich zastosować chłodzenie pasywne, nawet gdy moc wyjściowa jest duża i poprawić niezawodność działania.

Najważniejsze cechy brane pod uwagę przy kupnie zasilaczy

 

Wiele mówi się o jakości, parametrach, rozwiązaniach technicznych w zasilaczach, zwraca się uwagę na świadomość techniczną kupujących i zapewnienie jakości, a jak przyjdzie do oceny tego, co się liczy przy wyborze dostawcy, to praktycznie wszyscy ankietowani zgodnie odpowiadają, że jest to cena, a jakość już jest znacznie słabiej zarysowana. Wprawdzie znaczenie parametrów technicznych wypadło niewiele słabiej, ale nie zmienia to ogólnej wymowy tego zestawienia koncentrującej się na kosztach. Za relatywnie ważne czynniki uznano krótki termin dostawy, bo klienci chcą kupować jednostki dostępne w krajowych magazynach oraz posiadanie certyfikatów, aby nie było problemu z EMC i bezpieczeństwem. Długość gwarancji uznano za mało istotną zapewne dlatego, że wielu dostawców oferuje 3 a nawet 5 lat gwarancji. Podobnie dostępność wersji na zamówienie nie odgrywa już wielkiej roli w omawianym biznesie, bo wyrobów katalogowych jest na tyle dużo, że zawsze się da coś dopasować z typowych produktów.

Dlatego wysoka sprawność w warunkach przemysłowych to synonim niezawodności. Wysoka sprawność zawsze była pożądaną cechą zasilaczy impulsowych, ale obecnie coraz większą wagę przykłada się do tego, aby była ona wysoka zawsze, czyli także przy małym obciążeniu i w pełnym zakresie napięć zasilania, a nie tylko w jednym wybranym i najlepszym punkcie charakterystyki.

W zakresie zasilaczy mniejszej mocy nowe zasilacze mają bardzo małą moc standby, a więc pobieraną bez obciążenia. Jest to parametr szczególnie ważny w jednostkach, które są podłączone do sieci przez cały czas i nie mają wyłącznika. Jest ona już mierzona w miliwatach, a nowe sterowniki scalone co chwila biją rekordy oszczędności.

Branże o największym potencjale zakupowym

 

Największy potencjał zakupowy dla zasilaczy tworzy w Polsce obszar przemysłowy, gdyż w takich zastosowaniach wszystkie ważne cechy techniczne i pozytywne aspekty biznesowe mają największe znaczenie. Klienci przemysłowi są zainteresowani produktami o wysokiej jakości i funkcjonalności, a ich świadomość techniczna jest na tyle duża, że unikają rozwiązań, które nie kojarzą im się z brakiem problemów w długiej perspektywie. Dla producentów i dystrybutorów zasilaczy są oni tym samym modelowym klientem, o którego się zabiega. Przemysł jest jednocześnie na tyle dużym obszarem techniki, że zawsze można liczyć na sprzedaż. Poza tym najważniejszym obszarem klienci kupujący zasilacze to producenci OEM, którzy potrzebują ich do wytwarzanych urządzeń, a także firmy telekomunikacyjne różnego typu, dla których pewne zasilanie coraz bardziej złożonej infrastruktury komunikacyjnej jest istotne z powodu konieczności zapewnienia wysokiej dostępności usług.

Coraz więcej zasilaczy ma korektor współczynnika mocy (PFC). Jest on wymagany normą EN61000-3-2 w przypadku wersji o dużej mocy, dla tych o mniejszej ma charakter opcjonalny lub zależy od typu aplikacji. W normie wymienia się cztery klasy zastosowań: A i B o małych obostrzeniach, C i D o większych, i definiuje graniczne poziomy mocy, powyżej których wymagany jest układ korekcji. Ale producenci wyprzedzają te regulacje i instalują korektory PFC, nawet jak nie jest to wymagane.

SZEROKI I PRZEKROJOWY RYNEK

Szeroki i przekrojowy rynek zasilania obejmujący całą technikę, duża liczba producentów oraz bardzo obszerny funkcjonujący asortyment tego typu produktów powodują, że sprzedażą zasilaczy w kraju zajmuje się wiele firm. Dla części z nich są to produkty istotne, dla innych tylko dodatek, a są też takie, które do zasilania podchodzą wyłącznie przez pryzmat handlu.

Główne zjawiska techniczne w zasilaczach

 

Zestawienie najważniejszych parametrów i funkcji zasilaczy poszukiwanych przez klientów otwiera wysoka sprawność, która zdecydowanie wybija się ponad resztę kryteriów pokazanych na wykresie. Wysokosprawne zasilacze to z reguły nowoczesne konstrukcje o dobrych parametrach użytkowych, dostarczające dużą moc bez konieczności dodatkowego chłodzenia, a więc też o dużej niezawodności. Wysoka sprawność, przekraczająca 90%, jest też synonimem zaawansowania technicznego zasilacza, stąd dla wielu osób jest to kluczowy parametr techniczny. Kolejna pozycja, a więc miniaturyzacja, też wiąże się ze sprawnością, bo jedno z drugim jest silnie powiązane. Możliwość chwilowego przeciążania to cecha pożądana przez klientów z obszaru przemysłu, gdyż ułatwia ona zasilanie maszyn z silnikami, które pobierają dużą moc podczas rozruchu. Na samym dole wykresu znalazło się sterowanie cyfrowe, a więc konstrukcja bazująca na mikrokontrolerze lub DSP zamiast na analogowym kontrolerze. Na razie na konserwatywnym z natury rynku zasilania jest to nowość, ale w miarę jak oferta specjalizowanych sterowników będzie się poszerzać, a także gdy upowszechnią się biblioteki gotowego oprogramowania, rola zasilaczy cyfrowych będzie się zwiększać.

Na rynku zasilaczy panuje duża konkurencja, która wielu dostawców wymusza konkurowanie ceną. Biorąc pod uwagę, że kupujący zasilacze z uwagi na wspomnianą szerokość rynku często nie mają wystarczającej wiedzy i doświadczenia, aby umieć ocenić produkt, 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.

Tacy klienci z reguły nie chcą płacić więcej za produkty renomowane i o gwarantowanej jakości, kupują jednostki najtańsze i nawet jak później urządzenie nie działa prawidłowo, nie są w stanie powiązać anomalii z kiepskim zasilaniem.

Część z nich uczy się na błędach i takie ryzyko jest dla nich nauczką na przyszłość, niemniej, ponieważ temat psucia rynku przez tanie zasilacze azjatyckie od lat jest dyżurnym pulsem branży, zapewne takie wpadki nie są powodem do chwały i firmy skrzętnie je ukrywają.

WZMOCNIONA IZOLACJA, ZDOLNOŚĆ DO PRZECIĄŻANIA

Wiele z zasilaczy przemysłowych pozwala na chwilowe przeciążanie o kilkanaście-kilkadziesiąt procent, co jest użyteczne przy sterowaniu maszynami wyposażonymi w silniki indukcyjne lub innymi odbiornikami, np. z dużą składową pojemnościową na wejściu. Pozwala to uniknąć przewymiarowana konstrukcji i kupowania zasilacza ze sporym zapasem mocy.

Najważniejsze czynniki o charakterze negatywnym dla rynku

 

Najbardziej palącym problemem rynku zasilaczy w Polsce są tanie jednostki produkcji dalekowschodniej, które mają kiepskie parametry, są awaryjne, ale za to tanie. Psują one rynek, bo zabierają przestrzeń zasilaczom markowym, utrwalają stereotypy i negatywne opinie o zasilaniu impulsowym i sprowadzają relacje z klientami do poziomu ceny. Silna konkurencja na rynku wymieniona na drugiej pozycji jest pochodną tych zjawisk oraz tego, że rynek zasilania jest bardzo szeroki, produkty w dużej mierze są standardowe, przez co kupujący może wybierać zasilacz z wielu źródeł. Nieco mniejsze znaczenie przypisano niewielkiej świadomości klientów co do rozwiązań stosowanych w zasilaczach i tego, jakie one mają powiązanie z funkcjami użytkowymi i jakością. Co trzeci specjalista zaznaczył też w ankiecie to, że czasy dostaw zasilaczy się wydłużają, co zapewne jest powiązane z szybko rozwijającą się gospodarką w Europie.

Wiele aplikacji potrzebuje jej przez krótki czas, a przykładem mogą być zawory, rygle oraz siłowniki i w takiej sytuacji niewielka jednostka zasilająca z możliwością przeciążania jest w rozrachunku znacznie tańsza. Przeciążanie najczęściej bazuje na wbudowanych superkondensatorach.

Zasilacze impulsowe dostarczają energii dla coraz bardziej wrażliwych układów i systemów, np. urządzeń medycznych, pomiarowych, do rozproszonych instalacji zasilanych z różnych sieci. W takich obszarach ważna jest wzmocniona izolacja, gwarantująca mały prąd upływu i potencjał resztkowy na masie. Takich zasilaczy jest na rynku coraz więcej.

ZASILACZE SPECJALIZOWANE

Zasilacz to produkt uniwersalny, ale rynku coraz częściej producenci tworzą coraz liczniej tworzą wersje specjalizowane ukierunkowane na specyficzne zastosowania. Uwalniają projektantów od konieczności dodawania dodatkowych układów pomocniczych, płytek realizujących specyfikę aplikacyjną, które zostają zaszyte wewnątrz obudowy.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku zasilaczy

 

Czynniki pozytywnie stymulujące rynek zasilania w Polsce to presja na jakość i wzrost zaawansowania technicznego urządzeń elektronicznych. Kiepskiej jakości zasilacz jest w stanie przekreślić wszystkie pozostałe korzyści techniczne i cenowe z instalacji, nowego urządzenia lub systemu, a także wymusić kosztowne akcje serwisowe. Coraz więcej osób jest tego świadomych lub jest zmuszonych przez wymagania klientów do wybierania jednostek zasilających, które nie będą sprawiały problemów. 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.

Takie specjalizowane wersje spełniają wymagania branżowe od strony elektrycznej i mechanicznej. Często specjalizacja polega na wbudowaniu modułu komunikacji, sygnalizacji i monitoringu stanu.

Przykładem może być zasilacz buforowy wyposażony w akumulator, który pełni funkcję awaryjnego źródła energii dla systemu alarmowego, radiokomunikacyjnej łączności kryzysowej itp. Ogólnie zasilanie specjalizowane to domena aplikacji przemysłowych, systemów automatyki i systemów zasilania gwarantowanego w urządzeniach przeciwpożarowych.

Zasilacz specjalizowany to także rozwiązanie dopasowane do potrzeb oświetlenia LED. Zawiera on nie tylko układ stabilizacji prądu lub mocy zasilającej diody, ale także dodatkowe układy sterujące (np. jasnością, komunikację DALI) i zabezpieczenia. W przypadku zasilaczy do LED stosowane są też często inne obudowy i złącza, takie, które są dopasowane do specyfiki montażu w oprawie oświetleniowej lub puszkach elektroinstalacyjnych. Obudowy takie są najczęściej hermetyczne.

ZASILACZE CYFROWE

 

Dostawcy zasilaczy dla elektroniki - przegląd ofert

Cyfryzacja zasilaczy jest zjawiskiem, który aktualnie można obserwować na rynku jako proces zmieniający branżę od strony technologicznej, niemniej tempo zmian nie jest szybkie. 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, gdzie komponenty nie mają w cenach zawartej premii dla producenta za nowość, zwłaszcza w zakresie rozwiązań powszechnego użytku i jednostek małej i średniej mocy.

Ponadto technologie cyfrowe w największym stopniu pojawiają się w zasilaczach przeznaczonych do zastosowań profesjonalnych, np. wojskowych, medycznych, informatycznych, a więc tam, gdzie wyższa cena zasilacza nie jest problemem i gdzie liczą się przede wszystkim wysokie parametry użytkowe.

W obszarze przemysłu, elektroniki konsumenckiej oraz aplikacji półprofesjonalnych pełna cyfryzacja zasilaczy to cały czas przyszłość, niemniej patrząc na tempo zmian w przemyśle elektronicznym, nie wydaje się, aby była ona tak bardzo odległa.

ZASILACZE DLA SYSTEMÓW POMIAROWYCH, BADAŃ I MIERNICTWA

Zasilacze to też 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 podobną do generatorów arbitralnych dużej mocy, generatorów 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.

Prezentacje przykładowych firm powiązanych z tematyką tej analizy znajdują się na stronie: