Παλμοτροφοδοτικά „SMPS” (Switched Mode Power Supplies)
Τα παλμοτροφοδοτικά ουσιαστικά αντικατέστησαν στην αγορά τα παραδοσιακά γραμμικά τροφοδοτικά και είναι σήμερα η πιο δημοφιλής και μεγαλύτερη ομάδα τροφοδοτικών. Το πλεονέκτημά τους σε σχέση με τα γραμμικά τροφοδοτικά είναι οι μικρές τους διαστάσεις, το χαμηλό τους βάρος, η υψηλή αποδοτικότητα και δυναμικότητά, καθώς και η ικανοποιητική τιμή. Μειονέκτημα αποτελεί η πολύπλοκη κατασκευή τους, το πολύ μεγαλύτερο επίπεδο παρεμβολών που δημιουργείται από το τροφοδοτικό καθώς και το αυξημένο επίπεδο παρεμβολών στην έξοδο.
Οι πιο γνωστοί τύποι παλμοτροφοδοτικών:
A - desktop
B - μονάδας
C - LED
D - με βύσμα
E - σε ράγα DIN
Η βασική αρχή λειτουργίας ενός παλμοτροφοδοτικού
Στα παλμοτροφοδοτικά χρησιμοποιείται η διαμόρφωση εύρους παλμών PWM (Pulse Width Modulation), δηλαδή η τάση εξόδου του τροφοδοτικού μεταβάλλεται μέσω της αλλαγής του συντελεστή πλήρωσης υπό σταθερή, αμετάβλητη συχνότητα.
Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει την αρχή λειτουργίας του PWM.
U - τάση
t - χρόνος
Uin - τάση εισόδου
Uout - τάση εξόδου
T - περίοδος (ο αριθμός των περιόδων ανά δευτερόλεπτο είναι η συχνότητα που εκφράζεται σε Hz, kHz ή MHz)
t1 - χρονική διάρκεια του παλμού (υψηλή κατάσταση)
t2 - απουσία παλμού
Η μείωση της διάρκειας του παλμού (t1) οδηγεί στην μείωση της μέσης τιμής της τάσης εξόδου (Uout) και αντίστροφα: η παράταση της διάρκειας του παλμού (t1) οδηγεί στην αύξηση της μέσης τιμής της τάσης εξόδου (Uout). Αυτό φαίνεται στα παραπάνω διαγράμματα:
στα αριστερά μικρός συντελεστής πλήρωσης – μικρότερη τιμή της τάσης εξόδου Uout,
στα δεξιά μεγάλος συντελεστής πλήρωσης – μεγαλύτερη τιμή της τάσης εξόδου Uout.
Η μέση τιμή της τάσης εξόδου μπορεί εύκολα να υπολογιστεί με την βοήθεια του τύπου:
Διάγραμμα και περιγραφή που δείχνει την αρχή λειτουργίας ενός παλμοτροφοδοτικού:
1 - είσοδος εναλλασσόμενης τάσης
2 - ασφάλεια
3 - φίλτρο εισόδου
4 - κύκλωμα ανόρθωσης με γέφυρα διόδων Graetz
5 - τρανζίστορ διαμόρφωσης
6 - χειριστής PWM
7 - οπτοσυζεύκτης (γαλβανική μόνωση)
8 - μετασχηματιστής παλμών
9 - ανορθωτής
10 - φίλτρο εξόδου
11 - έξοδος συνεχούς τάσης
Η εναλλασσόμενη τάση δικτύου, π.χ. 230 V (1), περνά μέσα από το φίλτρο εισόδου με στοιχεία LC (3). Αυτό είναι σημαντικό στοιχείο, το οποίο προστατεύει το ηλεκτρικό δίκτυο από παρεμβολές που προκύπτουν στο τροφοδοτικό, καθώς και προστατεύει το τροφοδοτικό από παρεμβολές που προέρχονται από το ηλεκτρικό δίκτυο. Η εναλλασσόμενη τάση ανορθώνεται με τη βοήθεια ανορθωτή γέφυρας (4) και μετά την ανόρθωση, ως συνεχή τάση, φτάνει στον μετασχηματιστή (8), ο οποίος διαμορφώνεται από το τρανζίστορ (5), ονομαζόμενο συχνά και διακόπτης. Το τρανζίστορ ενεργοποιεί και απενεργοποιεί το ρεύμα μίας ορθογώνιας κυματομορφής με καθορισμένη συχνότητα (πιθανή σε εύρος από 20 kHz έως μερικές εκατοντάδες kHz, ακόμη και MHz), χρησιμοποιώντας διαμόρφωση εύρους παλμού PWM. Το τρανζίστορ ελέγχεται μέσω ενός κυκλώματος ανάδρασης (6, 7), το οποίο αποτελείται από έναν οπτοσυζεύκτη και έναν ελεγκτή (οδηγό) PWM. Το κύκλωμα ελέγχει ποια είναι η τάση στην έξοδο και ανάλογα με το αν αυξάνεται, ή μειώνεται, αλλάζει το εύρος του παλμού (πλήρωση), καθοδηγώντας το τρανζίστορ και προσαρμόζοντας με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε στην έξοδο να υπάρχει πάντα συνεχής τάση. Το κύκλωμα αυτό, ελέγχοντας την τάση εξόδου, λειτουργεί σε υψηλή ταχύτητα, κάτι που επιτρέπει την διατήρηση σταθερής τάσης εξόδου και καθώς αυξάνεται ή μειώνεται διορθώνει άμεσα τις μεταβολές ώστε να βρίσκεται σε ένα σταθερό επίπεδο. Η τάση με τετραγωνικό κύμα στην έξοδο του μετασχηματιστή (8) ανορθώνεται (9) και στη συνέχεια περνάει από το φίλτρο εξόδου (10), το οποίο θα πρέπει να "κλειδώσει" τις υψηλότερες αρμονικές και τις παρεμβολές που δημιουργούνται από την λειτουργία του μετατροπέα. Στην έξοδο (11) το παλμοτροφοδοτικού αποκτούμε μία σταθεροποιημένη συνεχή τάση.
Μερικές προτάσεις σχετικά με τις παραμέτρους που πρέπει να δώσετε προσοχή, επιλέγοντας ένα παλμοτροφοδοτικό.
Τάση εισόδου (Input Voltage)
Στην Πολωνία και στην Ευρωπαϊκή Ένωση η τάση του ενεργειακού δικτύου ανέρχεται στα 230 V AC (με εξαίρεση το Ηνωμένο Βασίλειο – 240 V AC). Τα όρια επιτρέπουν μια απόκλιση της τάσης του 10%, δηλαδή η τάση δικτύου μπορεί να κυμαίνεται από 207 V έως 253 V AC. Αξίζει λοιπόν να επιλέξετε ένα τροφοδοτικό με μεγάλο εύρος τάσης εισόδου π.χ. 100–264 V AC.
Ρεύμα εκκίνησης (Max Inrush Current)
Με την ενεργοποίηση του τροφοδοτικού εμφανίζεται μεγάλος παλμός ρεύματος, ο οποίος μπορεί να φτάσει σε υψηλές τιμές ανάλογα με την ισχύ του τροφοδοτικού, του εύρους μερικών δεκάδων αμπέρ, διάρκειας έως 1 περιόδου, δηλαδή σε συχνότητα 50 Hz AC μέχρι 20 ms. Το φαινόμενο αυτό προκαλείται από την φόρτιση των πυκνωτών εισόδου. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα π.χ. κατά την ταυτόχρονη ενεργοποίηση μερικών τροφοδοτικών ή κατά την χρήση τροφοδοτικού μεγαλύτερης ισχύος. Ένα μεγάλο ρεύμα εκκίνησης μπορεί να προκαλέσει ενεργοποίηση της προστασίας στο ενεργειακό δίκτυο (ασφάλειες, διακόπτες υπερφόρτωσης κλπ.). Η λύση για αυτή την κατάσταση είναι η αλλαγή των ασφαλειών υπερέντασης σε τύπο C ή D.
Απόδοση (Efficiency)
Είναι ο λόγος της ισχύος εξόδου συνεχούς ρεύματος (που παρέχεται από το τροφοδοτικό) προς την ισχύ εισόδου του εναλλασσόμενου ρεύματος (που λαμβάνεται από το δίκτυο) και εκφράζεται ως ποσοστό.
Η αποδοτικότητα συμβολίζεται με το γράμμα: η. Σε κάθε συσκευή επεξεργασίας ενέργειας, ένα μέρος της καταναλωμένης ισχύος υποβάλλεται σε απώλεια και γι' αυτό το λόγο η απόδοση επιτρέπει την εκτίμηση της απώλειας ισχύος. Σε αυτή την παράμετρο πρέπει να δίνετε ιδιαίτερη προσοχή, επειδή όσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση, τόσο λιγότερη είναι η απώλεια ενέργειας, με αποτέλεσμα το εσωτερικό του τροφοδοτικού να έχει χαμηλότερη θερμοκρασία και κατά συνέπεια αυξημένη αξιοπιστία και παράταση της διάρκειας ζωής της συσκευής. Τα σημερινά κατασκευασμένα παλμοτροφοδοτικά φτάνουν ακόμη και σε απόδοση 90% (τα τροφοδοτικά μετασχηματιστές/γραμμικά παρουσιάζουν χαμηλή ενεργειακή απόδοση που δεν υπερβαίνει το 50%).
Τύπος για την απόδοση:
η – απόδοση που εκφράζεται σε ποσοστό
Pout – ισχύς εξόδου
Pin - ισχύς εισόδου
Παράδειγμα 1. Έχουμε ένα τροφοδοτικό με ισχύ εξόδου 100 W, το οποίο καταναλώνει από το ενεργειακό δίκτυο 117,6 W. Ας υπολογίσουμε την απόδοσή του.
Στις περισσότερες περιπτώσεις στις προδιαγραφές του τροφοδοτικού δηλώνεται η ισχύς εξόδου και η απόδοση. Οι κατασκευαστές δεν αναφέρουν στις προδιαγραφές πόση ισχύ καταναλώνει ένα τροφοδοτικό. Μπορούμε αυτό εύκολα να το υπολογίσουμε αντικαθιστώντας τις τιμές στον δημιουργημένο τύπο.
Παράδειγμα 2. Έχουμε ένα τροφοδοτικό με ισχύ εξόδου 150 W και απόδοση 86%. Ας υπολογίσουμε, πόση ισχύ καταναλώνει από το ενεργειακό δίκτυο.
Μπορούμε εύκολα επίσης να υπολογίσουμε, πόση ισχύς χάνεται ως θερμότητα σε αυτό το τροφοδοτικό (Pd – απώλεια ισχύος), εφαρμόζοντας έναν απλό τύπο (αφαιρούμε από την ισχύ που αποδίδεται την καταναλισκώμενη ισχύ).
Σε αυτή την περίπτωση το 24,4 W χάνεται ως θερμότητα βεβαίως σε μέγιστη φόρτωση. Αυτά τα 24,4 W αυξάνουν την θερμοκρασία στο εσωτερικό του περιβλήματος και θερμαίνουν τα εσωτερικά στοιχεία.
MTBF - Μέσος Χρόνος Μεταξύ Βλαβών (Mean Time Between Failure)
Εκφράζεται σε ώρες και αποτελεί πληροφορία σχετικά με την αξιοπιστία της συσκευής.
Αυτή η παράμετρος πολύ συχνά ερμηνεύεται με λανθασμένο τρόπο. Για παράδειγμα το MTBF του τροφοδοτικού ανέρχεται στις 700 000 ώρες, δηλαδή περίπου 80 έτη. Αυτό δεν σημαίνει ότι το τροφοδοτικό θα λειτουργήσει χωρίς προβλήματα όλο αυτό το διάστημα.
Οι τρόποι και οι μέθοδοι υπολογισμού του MTBF παρουσιάστηκαν από τον αμερικανικό στρατό το 1965 μαζί με την παρουσίαση του μοντέλου MIL-HDBK-217. Σε αυτούς περιλαμβάνεται η συχνότητα σφαλμάτων για διάφορα ηλεκτρονικά υποσυστήματα, όπως πυκνωτές, αντιστάτες, τρανζίστορ. Για αυτό το μοντέλο παρουσιάστηκαν μέθοδοι υπολογισμού σφαλμάτων. Αυτό είχε ως στόχο την τυποποίηση αξιολογήσεων αξιοπιστίας των ηλεκτρονικών συσκευών και του στρατιωτικού εξοπλισμού.
Εκτός από το μοντέλο MIL-HDBK-217 εφαρμόζονται επίσης και άλλοι τρόποι υπολογισμού της παραμέτρου MTBF, τους οποίους μπορούμε να βρούμε στις τεχνικές προδιαγραφές των ηλεκτρονικών συσκευών. Όλα τα μοντέλα διαθέτουν διαφορετικούς αλγόριθμους για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας. Ενδεικτικές μέθοδοι: HRD5, Telcordia, RBD, μοντέλο Markowa, FMEA/FMECA, δέντρο βλαβών, HALT.
Γνωρίζοντας τον χρόνο MTBF, μπορούμε να υπολογίσουμε την πιθανότητα βλάβης της συσκευής πριν το πέρασμα του χρόνου MTBF. Αυτό αποτελεί πολύ σημαντική πληροφορία, η οποία επιτρέπει την αξιολόγηση αποτυχίας του συστήματος. Γενικά ισχύει ένας απλός κανόνας: όσο μεγαλύτερο είναι το MTBF, τόσο μεγαλύτερη και η αξιοπιστία της συσκευής.
Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι το MTBF δηλώνει το χρονικό διάστημα όπου με το πέρασμά του η αξιοπιστία της συσκευής πέφτει στο 36,8%.
Για ποιο λόγο; Για τον υπολογισμό θα πρέπει να παρουσιάσουμε τον τύπο για την αξιοπιστία.
R(T) – αξιοπιστία που εκφράζεται ως ποσοστό σε σχέση με τον χρόνο λειτουργίας της συσκευής
T – χρονικό διάστημα λειτουργίας της συσκευής
MTBF – μέσος χρόνος μεταξύ σφαλμάτων
2,718 – αριθμός Euler (εμφανίζεται σε τύπους με το γράμμα "e")
Με λέξεις: 2,718 με αρνητικό εκθέτη του χρόνου λειτουργίας διαιρεμένο από το MTBF.
Ας υπολογίσουμε την αποτυχία της συσκευής, της οποίας το MTBF είναι 50 000 ώρες μετά από διάστημα 50 000 ωρών.
Δηλαδή μια συσκευή με MTBF = 50 000 ώρες έχει αξιοπιστία 36,8% μετά το πέρασμα των 50 000 ωρών. Με άλλα λόγια, μετά το χρονικό διάστημα των 50 000 ωρών υπάρχει πιθανότητα, από τις 100 συσκευές οι ~37 να λειτουργούν σωστά και οι 63 να παρουσιάσουν βλάβη.
Ας ελέγξουμε την πιθανότητα εμφάνισης βλάβης σε διάστημα 3 ετών για π.χ. δύο τροφοδοτικά με διαφορετικό MTBF.
1. MTBF = 50 000 ώρες, 3 έτη = 3 έτη x 24 ώρες x 365 ημέρες = 26 280 ώρες και αντικαθιστούμε στον τύπο:
Το αποτέλεσμα αυτό δηλώνει την πιθανότητα, ότι μετά από 3 έτη το 59,1% των τροφοδοτικών θα λειτουργεί χωρίς καμία βλάβη (π.χ. στις 100 συσκευές οι ~59 θα λειτουργούν σωστά, ενώ οι 41 θα παρουσιάσουν κάποια βλάβη).
2. MTBF = 700 000 ώρες, 3 έτη = 3 έτη x 24 ώρες x 365 ημέρες = 26 280 ώρες και αντικαθιστούμε στον τύπο:
Αυτή η περίπτωση δείχνει την πιθανότητα, ότι μετά από 3 έτη το 97,1% των τροφοδοτικών θα λειτουργεί χωρίς καμία βλάβη (π.χ. στις 100 συσκευές οι ~97 θα λειτουργούν σωστά, ενώ οι 3 θα παρουσιάσουν κάποια βλάβη).
Στις περισσότερες περιπτώσεις η παράμετρος MTBF καθορίζεται από τον κατασκευαστή σε σχέση με την λειτουργία της συσκευής σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25°C. Κατά την λειτουργία σε υψηλότερες θερμοκρασίες ισχύει ο κανόνας ότι η αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος κατά 10°C προκαλεί διπλή μείωση της αξίας του MTBF. Γιατί κάποιες συσκευές έχουν υψηλό, και άλλες χαμηλό MTBF; Οι διαφορές προκύπτουν από την ποιότητα των στοιχείων που χρησιμοποιούνται και από το επίπεδο πολυπλοκότητας της συσκευής. Δεν δηλώνουν όλοι οι κατασκευαστές αυτή την παράμετρο στις τεχνικές προδιαγραφές.
Τάση εξόδου (Output Voltage)
Η τάση εξόδου είναι η τάση που θα πρέπει να σταθεροποιείται κατά τις μεταβολές του φορτίου το τροφοδοτικού από 0 έως 100%. Θα πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι σε όλα τα τροφοδοτικά δημιουργούνται στην τάση εξόδου θόρυβοι, διακυμάνσεις και παρεμβολές. Αυτά μπορεί να έχουν εύρος που φτάνει έως και μερικές εκατοντάδες mVp-p. Μερικές φορές η πολύ μεγάλη τιμή διακύμανσης της τάσης εξόδου μπορεί να αποτελεί αιτία προβλημάτων, εάν η τροφοδοτούμενη συσκευή είναι ευαίσθητη σε διακυμάνσεις, π.χ. παρεμβολές στην εικόνα της κάμερας σε εφαρμογές CCTV ή συχνές επανεκκινήσεις της ηλεκτρονικής συσκευής.
Παρακάτω παρουσιάζεται ένα στιγμιότυπο καταγραφής της διακύμανσης της τάσης ενός παλμοτροφοδοτικού 12 V.
Δυναμική απόκριση στις κλιμακωτές αλλαγές φορτίου (Dynamic Response)
Κάθε τροφοδοτικό θα πρέπει να παρέχει τάση εξόδου σταθερής τιμής, η οποία δεν μεταβάλλεται με την αλλαγή της έντασης του ρεύματος. Ωστόσο μερικές φορές εμφανίζονται απότομες αλλαγές του φορτίου (π.χ. ενεργοποίηση/απενεργοποίηση του υπέρυθρου φωτισμού στην κάμερα CCTV ή ενεργοποίηση/απενεργοποίηση επιπλέον φορτίου). Κατά την αλλαγή του φορτίου από 0 ως 100% (ή αντίστροφα) εμφανίζονται παρεμβολές και διακυμάνσεις της τάσης εξόδου, οι οποίες μπορεί να επηρεάσουν την λειτουργία άλλων συσκευών που είναι συνδεδεμένες στο τροφοδοτικό.
Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται οι αλλαγές της τάσης εξόδου σε σχέση με τις μεταβολές του φορτίου από 0 έως 100% τροφοδοτικού υψηλής ποιότητας, που προέρχονται από την τεχνική του τεκμηρίωση.
V - τάση εξόδου
L - Φορτίο
Τα περισσότερα παλμοτροφοδοτικά είναι εξοπλισμένα με κυκλώματα προστασίας εξόδου από βραχυκυκλώματα και υπερφορτώσεις. Επειδή υπάρχουν διάφοροι τρόποι προστασίας, πρέπει να επιλέξετε το κατάλληλο τροφοδοτικό για το είδος του φορτίου. Οι κινητήρες, οι λάμπες, τα φορτία υψηλής χωρητικότητας, επαγωγής κλπ., δηλαδή τα λεγόμενα φορτία με μη γραμμικά χαρακτηριστικά, μπορεί να χρειάζονται μεγάλο παλμό ρεύματος κατά την εκκίνηση, ο οποίος θα υπερβαίνει σημαντικά το μέγιστο ονομαστικό ρεύμα του τροφοδοτικού. Αυτό μπορεί να προκαλέσει ενεργοποίηση της προστασίας και να αποτρέψει την ενεργοποίηση του τροφοδοτικού. Στην πράξη μπορεί να αποδειχτεί ότι ένα τροφοδοτικό π.χ. 2 V 50 W δεν θα είναι σε θέση να ενεργοποιηθεί μετά την σύνδεση φορτίου 12 V 30 W (π.χ. λάμπα, κινητήρας).
Οι κατασκευαστές τροφοδοτικών εφαρμόζουν διάφορες μεθόδους προστασίας από βραχυκυκλώματα και υπερφορτώσεις. Οι ασφάλειες αυτές θα πρέπει να προστατεύουν το τροφοδοτικό και το φορτίο. Παρακάτω παρουσιάζονται τα πιο συχνά εφαρμοζόμενα.
Λειτουργία "λόξυγκα" (Hiccup mode)
Μία προστασία που εφαρμόζεται πολύ συχνά (από τα αγγ. hiccup – λόξυγκας), της οποίας πλεονέκτημα αποτελούν οι μικρές απώλειες ισχύος στα τροφοδοτικά σε περίπτωση υπερφόρτωσης ή βραχυκυκλώματος, καθώς και η αυτόματη επιστροφή σε κανονική λειτουργία μετά την υποχώρηση της αιτίας που προκάλεσε την υπερφόρτωση ή το βραχυκύκλωμα.
Το παρακάτω γράφημα παρουσιάζει την αρχή λειτουργία της κατάστασης hiccup.
Uout - τάση εξόδου
Iout - ρεύμα εξόδου
t - χρόνος
A – βραχυκύκλωμα (υπερφόρτωση)
B – διακοπή της αιτίας βραχυκυκλώματος
Κατά την διάρκεια του A παρουσιάζεται υπερφόρτωση ή βραχυκύκλωμα. Ακολουθεί η διακοπή της τροφοδοσίας. Στην έξοδο εμφανίζεται παλμός ρεύματος πολύ μικρής διάρκειας (π.χ. 100 ms) και αξίας έως 150% του μέγιστου ρεύματος. Το τροφοδοτικό στέλνει τον παλμό κάθε λίγα δευτερόλεπτα, έως ότου υποχωρήσει η αιτία υπερφόρτωσης ή βραχυκυκλώματος (B) και στη συνέχεια επιστρέφει στην κανονική του λειτουργία. Το όριο λειτουργίας αυτής της ασφάλειας (απενεργοποίηση τροφοδοτικού) στις περισσότερες περιπτώσεις ρυθμίζεται στο 110–150% του ονομαστικού ρεύματος (Iout). Τις περισσότερες φορές αυτή η λειτουργία είναι ενσωματωμένη με θερμική προστασία. Εάν το φορτίο λαμβάνει ρεύμα μεγαλύτερο από το ονομαστικό, αλλά μικρότερο από το όριο ενεργοποίησης της ασφάλειας, τότε μετά από ένα σύντομο χρονικό διάστημα ενεργοποιείται ή θερμική προστασία, σταματώντας την τροφοδοσία, ενώ το τροφοδοτικό περνάει σε κατάσταση hiccup έως ότου υποχωρήσει η αιτία της υπερφόρτωσης.
Άλλα είδη προστασίας που χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις υψηλής κατανάλωσης ρεύματος φαίνονται στο παρακάτω γράφημα (τρεις καμπύλες: A, B και C).
Uout - τάση εξόδου
Iout - ρεύμα εξόδου
Καμπύλη A – περιορισμός ρεύματος (Foldback Current Limiting) Αυτού του είδους η προστασία εφαρμόζεται επίσης και στα γραμμικά τροφοδοτικά. Κατά την υπέρβαση του μέγιστου ρεύματος (ελάττωση της αντοχής του φορτίου) ακολουθεί η μείωσή του (ελάττωση). Με άλλα λόγια, εάν η αντίσταση του φορτίου μειώνεται, ακολουθεί η μείωση του ρεύματος. Το πλεονέκτημα αυτής της λύσης είναι οι χαμηλές απώλειες ισχύος των τροφοδοτικών σε περίπτωση υπερφόρτωσης ή βραχυκυκλώματος. Ωστόσο, το τροφοδοτικό με μία τέτοια λύση, δεν ενεργοποιείται σε φορτίο με μεγάλο ρεύμα εκκίνησης (π.χ. μεγάλη χωρητικότητα).
Καμπύλη B – σταθεροποίηση ρεύματος (Constant Current Limiting) Κατά την υπέρβαση του μέγιστου ρεύματος (ελάττωση της αντοχής του φορτίου) το τροφοδοτικό διατηρεί σταθερό ρεύμα εξόδου, ανεξάρτητα από την τιμή της υπερφόρτωσης, την ώρα που η τάση εξόδου μειώνεται. Συχνά εδώ εφαρμόζεται και δεύτερη ασφάλεια, η οποία απενεργοποιεί το τροφοδοτικό όταν η τάση μειώνεται μερικά βολτ. Μεγάλο μειονέκτημα αυτής της μεθόδου αποτελούν οι μεγάλες απώλειες ισχύος στο τροφοδοτικό και το υψηλό ρεύμα που ρέει μέσω του φορτίου, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη. Αυτού του είδους η ασφάλεια επιτρέπει την εκκίνηση του τροφοδοτικού σε φορτία με μη γραμμικά χαρακτηριστικά.
Καμπύλη C – περιορισμός ισχύος (Over Power Limiting) Κατά την υπέρβαση του μέγιστου ρεύματος (ελάττωση της αντοχής του φορτίου) η ισχύς εξόδου του τροφοδοτικού παραμένει σε σταθερό επίπεδο. Μαζί με την αύξηση του φορτίου η τάση και το ρεύμα εξόδου μειώνονται σύμφωνα με την χαρακτηριστική καμπύλη C. Αυτού του είδους η ασφάλεια επιτρέπει την εκκίνηση του τροφοδοτικού σε φορτία με μη γραμμικά χαρακτηριστικά.
Θερμοκρασία λειτουργίας (Working Temperature, Surrounding Air Temperature)
Ανάλογα με την απόδοση του τροφοδοτικού ένα μέρος της ενέργειας που παρέχεται στο τροφοδοτικό, χάνεται ως θερμότητα, η εσωτερική θερμοκρασία του τροφοδοτικού αυξάνεται σε σχέση με την εξωτερική θερμοκρασία. Τα υψηλής ποιότητας τροφοδοτικά τα οποία λειτουργούν σε θερμοκρασία 25°C, μπορούν να θερμανθούν σε θερμοκρασία έως 50–70°C. Σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 50°C μπορούν να θερμανθούν έως 75–95°C.
Είναι σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε, ότι η θερμοκρασία λειτουργίας επηρεάζει άμεσα την διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία μιας συσκευής. Τα παλμοτροφοδοτικά έχουν πολύπλοκη κατασκευή και αποτελούνται από έναν μεγάλο αριθμό ηλεκτρονικών στοιχειών, τα οποία μπορεί να είναι διατεταγμένα το ένα κοντά στο άλλο στο εσωτερικό του περιβλήματος του τροφοδοτικού. Η πολύ υψηλή θερμοκρασία μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη του τροφοδοτικού και να περιορίσει σημαντικά την διάρκεια ζωής του. Θα πρέπει να θυμάστε ότι υπάρχει ισχυρή εξάρτηση της ισχύος εξόδου με την θερμοκρασία. Είναι σημαντικό να αποφεύγεται η λειτουργία του τροφοδοτικού σε θερμοκρασίες άνω των 50°C, παρόλο που οι κατασκευαστές δηλώνουν θερμοκρασία λειτουργίας μεγαλύτερη από την συγκεκριμένη τιμή. Σε μια τέτοια περίπτωση καλό είναι να διαβάζετε την τεχνική τεκμηρίωση.
Για παράδειγμα τροφοδοτικό με 150 W 12 V – η δηλωμένη θερμοκρασία λειτουργίας ανέρχεται στους -10°C έως 70°C. Ωστόσο στην τεχνική τεκμηρίωση ο κατασκευαστής περιλαμβάνει μια γραφική παράσταση με το ποσοστό του φορτίου ως συνάρτηση της θερμοκρασίας λειτουργίας.
L - Ποσοστιαίο φορτίο
T - Θερμοκρασία λειτουργίας
Όπως φαίνεται στο σχήμα, το τροφοδοτικό μπορεί να παρέχει φορτίο με πλήρη ισχύ, αλλά μόνο σε θερμοκρασία έως 50°C. Σε θερμοκρασία λειτουργίας 70°C η συσκευή μπορεί να φτάσει στο 50% φορτίου, δηλαδή στο ήμισυ του μέγιστου ρεύματος.
Τα μέρη που είναι περισσότερο ευαίσθητα στην αύξηση της θερμοκρασίας είναι οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές. Σχεδόν κάθε τροφοδοτικό περιλαμβάνει μερικούς από αυτούς. Οι κατασκευαστές πυκνωτών δίνουν μία σημαντική παράμετρος, την διάρκεια ζωής για τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας. Η μείωση της θερμοκρασίας κατά 10°C προκαλεί διπλάσια αύξηση της διάρκειας ζωής ενός ηλεκτρολυτικού πυκνωτή. Π.χ. οι τυπικοί ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές έχουν διάρκεια ζωής 1 000 ώρες σε θερμοκρασία 105°C.
Δηλαδή:
105°C – 1 000 ώρες (41 ήμερες)
95°C – 2 000 ώρες (83 ημέρες)
85°C – 4 000 ώρες (166 ημέρες)
75°C – 8 000 ώρες (333 ημέρες)
65°C – 16 000 ώρες (1,8 έτη)
55°C – 32 000 ώρες (3,6 έτη)
45°C – 64 000 ώρες (7,3 έτη)
Αυτά τα χρονικά διαστήματα δεν υποδηλώνουν το τέλος της ζωής του πυκνωτή, παρά μόνο το διάστημα με το πέρασμα του οποίου ακολουθεί μια σημαντική υποβάθμιση των παραμέτρων του (χωρητικότητα, σειριακή αντίσταση κλπ.) η οποία συνήθως οδηγεί σε βλάβη.
Όπως φαίνεται στο παραπάνω παράδειγμα χαμηλότερη θερμοκρασία = μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Υπάρχουν πυκνωτές με διάρκεια ζωής πολλές φορές μεγαλύτερη, ωστόσο αυτό μεταφράζεται σε υψηλότερη τιμή. Από τον κατασκευαστή εξαρτάται ποια υποσυστήματα χρησιμοποιεί. Στα φτηνά τροφοδοτικά δεν χρησιμοποιούνται ακριβά εξαρτήματα με μεγάλη διάρκεια ζωής.
Χωρίς ΦΠΑ:
0.00
EUR
Με ΦΠΑ:
0.00
EUR
Βάρος:
0.00
kg
Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί αρχεία cookies. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη χρήση, την εφαρμογή και την μέθοδο τροποποίησης της αποδοχής των αρχείων cookies από τον ιστότοπό μας, μπορείτε να βρείτε πατώντας
link