• Olvas 3837 alkalommal

    Gary Bocock, az XP Power műszaki igazgatója elmagyarázza azokat a szempontokat, amelyeket figyelembe kell venni az AC/DC tápegységek nyitott keretének és U csatornájának telepítésekor

    telepítése

    A váltakozó áramú/egyenáramú tápegységeket általában az ipar által nyitott formátumban szállítják. A nyílt formátumot általában csak egy NYÁK-k forrásaként írják le, és mint ilyen, ez még egy alkatrész, amelyet a számítógép belsejébe terveztek telepíteni, amely a teljes végtermék számára házat nyújt.

    A végberendezésekbe történő integráláshoz szükséges tápegységek másik általános formátuma az U-csatorna, ahol a NYÁK-ra szerelt forrást U alakú alvázba, általában alumíniumból szerelik fel, amelyet gyakran a félvezetők hőkezelésének részeként használnak, valamint többszörös rögzítési lehetőségek a berendezés gyártója számára a forrás telepítéséhez a végső összeállításba.

    Az U-csatornás és a nyílt forráskódú tápegységek telepítésekor számos szempont van; Ezek elsősorban a biztonsággal, az elektromágneses összeférhetőséggel (EMC) és a hőkezeléssel kapcsolatosak. Ebben a cikkben foglalkozunk a tervező aggodalmaival.

    Egy másik fontos szempont a tápegység részletes specifikációja, különös tekintettel a hőmérséklet és a bemeneti feszültség korlátozására, a műszaki dokumentációban feltüntetett névleges értékekhez képest. A legjobb források a névleges teljesítményt 50 ° C környezeti hőmérsékleten és 90 VC bemeneti feszültségig tartják fenn, míg más források legfeljebb 20% -os csökkentéssel jelzik a teljesítménykorlátozást alacsony bemeneti feszültség mellett, és akár 40 ° C környezeti hőmérséklet esetén is. ezek a források alkalmatlanok a végső alkalmazásra.

    Biztonság

    Ha nyitott formájú tápegységet helyeznek a berendezés házába, be kell tartani a ház és a tápegység minden oldala közötti szükséges kúszási és szabad távolságot.

    Az I. osztályú rendszerben ez 3 vagy 4 mm-es rögzítést jelent a földelt fémrészek és az áramellátás bármely része között, attól függően, hogy a végső alkalmazás ipari vagy orvosi, mivel ez szigetelés használatát igényelheti. ellátó szerelvény.

    I. osztályú tápegység használata esetén az áramellátás biztonsági földje az elektromos biztonsági rendszer szerves része, és azt biztonságosan össze kell kötni a berendezés földelésével. Ez a csatlakozás általában az egyik rögzítő furaton keresztül, az AC bemeneti csatlakozón vagy a NYÁK-n található faston csatlakozón keresztül érhető el. Valószínű, hogy a készlet több földi csatlakozására lesz szükség, és ez hatással lesz az elektromos kibocsátásokra és az érzékenységi szintekre; később foglalkozunk vele.

    II. Osztályú forrás használata esetén a kúszási és elválasztási távolságoknak nagyobbnak kell lenniük a fémházakban, bár a berendezés házai, ahol használják, általában nem vezetőképesek.

    1. ábra: Tápellátás nyitott formátumban.

    Az U-csatorna felépítése megkönnyíti a biztonsággal kapcsolatos kritikus pontokat, mivel az alváz csatlakozik a forrás biztonsági földjéhez, és a forrás földjével együtt közvetlenül a berendezés házához csatlakoztatható. Bár a NYÁK és az azt körülvevő U-csatorna közötti biztonsági távolság követelményei teljesülnek, az U alakú szerelvény végei és teteje általában nyitva vannak, és ezeken a területeken ügyelni kell a szivárgás és a szivárgás távolságának garantálására. elválasztás.

    2a. És 2b. Ábra: Tápellátás U csatorna formátumban, fedéllel és fedél nélkül.

    Az U csatorna felépítésének további előnye a kezelhetőség és a telepítés egyszerűsége. Az U-ház erősebb szerkezetet biztosít, és menetes rögzítő furatokat tartalmaz a telepítő számára, csökkentve a hardveres rögzítést egyszerű csavaros rögzítésig. A csavar behatolásának maximális mélységét figyelembe kell venni a kúszási és hézagtávolságok biztonságos fenntartása érdekében.

    Az U csatorna további előnye az a lehetőség, hogy a tápegységeket további vezetéssel lehűtjük a berendezés háza felé, csökkentve mind a tapadt alkatrészek hőmérsékletét, mind következésképpen az U hőmérséklet felépítésének általános hőmérsékletét.

    Mind a nyílt formátumú, mind az U-csatornás tápegységek tartalmaznak egyet, esetenként kettőt, az orvosi berendezésekhez tervezett források esetében, a biztosítékokat, amelyek szintén a berendezés biztonsági rendszerének általános kialakításának részét képezik, és védenek a veszélyektől. tűz súlyos sérülés esetén. Ez a biztosíték általában állandóan a tápegységbe van telepítve, és nem célja a cseréje, mivel a biztosíték cseréjének egyetlen oka a tápegység meghibásodása.

    Mivel mindkét konstrukcióhoz bemeneti kábelezésre van szükség, a végső berendezéshez további biztosítékra is szükség van, hogy megvédje azokat a potenciális tűzveszélyektől, amelyeket a csatlakozók, jelzők, kapcsolók és maga a kábelezés okoz.

    A kimeneti kábeleket a tápegység maximális teljesítmény-kapacitásának megfelelően kell méretezni, beleértve a túlterhelés-védelmi előírások szerinti maximális tűréseket is, a biztonságos működés biztosítása érdekében ugyanazon berendezés meghibásodása esetén.

    Termikus szempontokat is figyelembe kell venni, mivel néhány kritikus biztonsági alkatrész maximális hőmérsékleti korlátozással rendelkezik; ezt a pontot a későbbiekben részletesen tárgyaljuk a hőkezelésben.

    Elektromágneses összeférhetőség (EMC)

    A nyílt formájú tápegységek jellemzően két, néha három rögzítési pont földelését igénylik. Amint azt korábban említettük, az I. osztályú rendszerben ezeknek a csatlakozásoknak az egyikére általában szükség van a biztonsági talajhoz, és az a bemeneten van; Ez a kapcsolat összeköti a közös üzemmódú szűrőkondenzátorokat a vezetéketől a földig, és a semlegesől a földig, más néven „Y” kondenzátorokat.

    Ezek az "Y" kondenzátorok a tápegységen belüli közös üzemmódú induktivitásokkal együttműködve csillapítják a forrásfeszültség gyors feszültségváltozásával járó zajt. A többi általában a másodlagos oldalon van, és a kimeneti közös módú szűrőkondenzátorokat a földhöz köti. A szűrő differenciáleleme, amelyet a gyors áramváltozásokkal járó zaj csillapítására terveztek, a forrás vezeték- és semleges csatlakozásán belül van.

    Ez a közös üzemmódú kondenzátor az áramellátás EMC megvalósításának része, és a megfelelés érdekében csatlakoztatni kell. Amikor a számítógép fém házat használ, ez ritkán jelent problémát. De a műanyag házakban, akár az I., akár a II. Osztályú konfigurációkban, más intézkedésekre van szükség ezen pontok összekapcsolásához az EMC-szabványoknak való megfelelés biztosítása érdekében. A földelést igénylő pontokat általában az áramellátás műszaki dokumentációjában határozzák meg, az alábbi példa szerint.

    3. ábra: Nyitott formátumú forrás mechanikus rajza, amely bemutatja a földi kapcsolatokat.

    E pontok összekapcsolásának optimális módja az, ha a nyitott formátumú forrást egy fém alapra szerelik, amelyet nem kell más elemhez csatlakoztatni, és amely alacsony impedanciájú utat biztosít kis parazita elemekkel a szűrőkondenzátorok csatlakoztatásához. .

    Ha ez a fajta rögzítés nem praktikus, más módszereket kell alkalmazni ezeknek a rögzítési pontoknak a csatlakoztatásához, például kábelkészletet.

    U csatornás konstrukcióban az összes földi csatlakozást az U házán belül hozzák létre, ami EMC szempontból egyszerűbbé teszi a tápegység telepítését. Nagyon jó a jó elektromos kapcsolat az U alváz és a készülékház között több rögzítési ponton keresztül, minimalizálva a parazita elemeket.

    4. ábra: Az U-csatornás tápegység tipikus mechanikai részletei, a részegységek és csatlakozások részletezésével.

    Mindkét esetben a bemeneti és kimeneti kábeleket jól el kell különíteni, és kerülni kell a nyitott szerelvény közelségét, hogy elkerüljük az áramellátás kapcsoló alkatrészeinek és mágneses egységeinek sugárzásával járó lehetséges problémákat, amelyek a rendszert indukálhatják. és kisugárzott a végberendezésbe.

    Hőkezelés

    A nyitott formájú tápegységek névleges teljesítményre minősíthetők, amikor konvekcióval hűtöttek, erőltetetten szellőzők vagy mindkettő.

    U alakú betűtípusok esetében vezetési hűtéssel is rendelkezünk, a felszerelés házát vagy egy külső radiátort használunk a további felszereléshez.

    A szerelési helyzet, a tájolás, a környező tér, az alkalmazott terhelés és a forrás körüli részek, valamint a hűtés minden alkalmazásnál egyedi. Fontos ellenőrizni az áramellátó egység kulcsfontosságú alkatrészeinek üzemi hőmérsékletét, miután telepítették őket, hogy a kritikus biztonsági alkatrészek ne lépjék túl a biztonsági jóváhagyási dokumentációban megadott maximális értékeket, és hogy a megbízhatóság és a forrás élettartamát nem befolyásolja.

    A csapatokba történő integrálásukhoz szükséges nyílt formátumú és U csatornás források műszaki dokumentációja általában meghatározza a legfontosabb biztonsági elemeket és azok maximális hőmérsékleti értékeit, amelyek az alkalmazott szigetelési rendszertől függően eltérőek lehetnek. Jellemzően becsült élettartam-görbét is nyújtanak az elektrolit kondenzátorok hőmérséklete alapján, amelyek az egyetlen alkatrészek, amelyek kopásmechanizmust hordoznak az áramellátásban.

    5. ábra: Táblázat és grafikonok, amelyek bemutatják a biztonsági határokat és a hasznos élettartam becslését egy 24/7 üzemelés esetén

    Az életciklus-előrejelzések az elektrolit-kondenzátorok tervezett élettartamán alapulnak a maximális hőmérséklet-beállításukon és az átlagos hőmérsékleten, amelyet a végső alkalmazás során a teljes munkaidő alatt tapasztalnak. Nyilvánvaló, hogy a maximális hőmérsékletet semmilyen körülmények között és extrém műveletek alatt sem lehet túllépni.

    Az elektrolit-kondenzátor élettartamának minden számítása az Arrhenius-egyenleten alapul, ahol ha a reakciósebesség felére csökken, az élettartam megduplázódik, minden hőmérséklet-csökkenés esetén 10 ° C-os értékre, ami a a teljes alkalmazás életciklusa vagy élettartama.

    A PSU gyártója által az élettartamra vonatkozó számítások tartalmazzák a hullámáramban részt vevő elemeket, de mivel ez a tápegység végső befejezésében kivitelezhetetlen, az élettartam jól jelezhető. Meghatározhatja az alkatrész hőmérsékletének mérésével beágyazás és az Arrhenius-egyenlet alkalmazása a megadott hőmérsékleten és a tervezett élettartamon.

    Szerző: Gary Bocock, műszaki igazgató, XP Power