Если у меня есть продукт, для которого требуется несколько внутренних шин напряжения, почему для моего внешнего источника питания имеет смысл использовать только одну шину?
Например, если у меня есть продукт, требующий внутренних шин питания постоянного тока:
и наличие внешнего адаптера переменного/постоянного тока, каковы причины создания одного более высокого напряжения (например, 24 В постоянного тока при 1,25 А, 30 Вт) в адаптере, когда мне все равно нужно было бы снизить это напряжение с помощью 3 преобразователей постоянного тока в продукте. ?
Преимущества, которые я вижу для двухступенчатого регулирования, заключаются в следующем: - Улучшенное регулирование линии благодаря двум каскадам фильтрации - Более низкая стоимость вилки/розетки и кабеля с вводом питания постоянного тока из-за меньшего количества проводников - Более низкая стоимость вилки/розетки и кабеля с вводом питания постоянного тока из-за более низкой номинальный ток - Лучшее регулирование линии/нагрузки благодаря совместному размещению источника питания и нагрузки.
- Сниженная перекрестная связь шума из-за одиночного напряжения в кабеле
Преимущества, которые я вижу для одноступенчатого внешнего регулирования, заключаются в следующем: - Меньшая стоимость оборудования благодаря удалению одной ступени регулятора - Повышение энергоэффективности за счет удаления одной ступени регулятора - Повышение тепловых характеристик благодаря удалению одной ступени регулятора - Все потери регулятора происходят за пределами продукт - Уменьшенный размер продукта из-за удаления регуляторов (внутри продукта)
Есть ли что-то еще, что я пропустил?
Если основными конструктивными ограничениями продукта являются размер и тепловыделение, почему бы не сделать это логичным выбором?
Причин тому много, и не всегда они очевидны.
Несколько лет назад для источников питания было обычным делом выводить несколько шин. Обычно +12, +5 и -12В, но были распространены и другие варианты. Как правило, большая часть мощности была доступна на шине +5 В. +12v имел второе по величине количество энергии. А -12в обычно было меньше всего.
Но когда цифровая логика начала работать от более низких напряжений, произошло несколько интересных вещей.
Самое главное, что ток увеличился. Ничего особенного, на самом деле. 12 ватт при 12 вольтах это всего 1 ампер. Но 12 ватт при 1 вольте требуют 12 ампер! Современным процессорам Intel может потребоваться более 50 ампер при напряжении около 1 вольта. Но по мере роста тока падает и напряжение в проводах, и, таким образом, энергия тратится впустую. Если источник питания расположен на конце кабеля длиной 1-2 фута, ваши потери мощности становятся большими по сравнению с тем, если источник питания расположен рядом с нагрузкой. Кроме того, жесткое регулирование напряжения становится более проблематичным из-за индуктивного воздействия кабеля. Таким образом, правильно было бы получить более высокое напряжение от источника питания переменного / постоянного тока, а затем отрегулировать его до более низкого напряжения на нагрузке. Промышленность, похоже, использует +12 В в качестве более высокого напряжения распределения питания, хотя и другие напряжения не являются чем-то необычным.
Другое дело, что количество шин питания, необходимых на печатной плате, стало большим. Недавно разработанная мной система имеет следующие шины: +48 В, +15, +12, +6, +3,3, +2,5, +1,8, +1,5, +1,2, +1,0 и -15 В. Это одиннадцать силовых шин! Многие из них предназначались для аналоговых схем, но шесть из них предназначались только для цифровой логики. По мере разработки новых чипов количество шин питания увеличивается, а напряжения уменьшаются.
Что это сделало с индустрией источников питания переменного/постоянного тока, так это то, что они стандартизировали источники с одной выходной шиной, и эта шина обычно +12 В, +24 В или +48 В, причем +12 В является наиболее распространенным на сегодняшний день. . Поскольку все начали делать локальные преобразователи постоянного тока на своих печатных платах, и большинство из них потребляют +12 В, это имеет смысл. Кроме того, из-за объемов производимых поставок один источник питания +12 В намного проще и дешевле, чем любой другой источник питания.
Есть, конечно, и другие факторы, которые нельзя игнорировать. Тем не менее, трудно согласиться с гораздо меньшим объяснением их воздействия. Я лишь кратко коснусь их ниже...
Когда компания PS должна решить, какие рельсы производить, они получат так много вариантов, что с таким же успехом могут создавать индивидуальные поставки. Если только они не стандартизируют всего пару общих напряжений с одним выходом.
Когда PS имеет несколько выходов, ток, подаваемый на каждый выход, обычно неправильный. Раньше даже для питания +5, +12 и -12 большая часть тока проходила по шине +5 В. Но сегодня он был бы на линии +12 В из-за всех точек питания нагрузки ниже по течению. Добавьте варианты того, как мощность распределяется по разным шинам, к уже огромным вариантам напряжения, и для простого источника с 3 выходами вы можете легко получить сотни или тысячи вариантов конфигурации источника питания.
При создании запасов объем имеет значение. Чем больше вы делаете, тем дешевле они могут быть. Если у вас есть сто вариантов предложения, то вы разделили объем для одного варианта на 100. Это означает, что ваши затраты значительно выросли. Но если вы создадите 4 варианта, то объем может оставаться высоким, а стоимость низкой.
Если у вас есть конкретная потребность в том, что будет продуктом большого объема, то обычно есть полностью индивидуальная поставка. В этом случае может иметь смысл многоканальное питание.
Источники с несколькими выходами, как правило, регулируют только одну шину и позволяют другим рельсам отслеживать ее и иметь более слабые характеристики регулирования. Для кого-то это может не иметь значения, но для низковольтных шин, используемых современной цифровой логикой, это может быть убийственно.
Итак, готово: однорельсовые источники питания становятся все более и более популярными благодаря развитию технологий, закону Ома и экономике.
Обновление: я говорил о блоках питания в целом. Одни и те же базовые концепции применяются как к внутренним, так и к внешним источникам питания.
Во- первых, для понижения напряжения с 24 В до 5 В в значительной степени требуется коммутационная регулировка, иначе вы сожжете P=19·1 Вт. Иногда вам нужно линейное регулирование, которое потребует гораздо меньшего падения напряжения.
Что касается того, почему вы не часто видите блоки питания с выходами на 5, 3,3 и 1,8 В, то, если взять ваш пример, есть много причин:
Ваши ценности распространены, но не совсем стандарт. Что происходит, когда кто-то другой хочет добавить шину 1,2 В, или 1,5 В, или...?
Если бы вам нужно было спроектировать линию электропитания, охватывающую 10 наиболее часто используемых напряжений общей шины и предлагающую все возможные комбинации, то это было бы:
Это 1023 варианта! (2 N -1, где N=10 здесь.)
Поставьте себя на место производителя.
Ваша задача: изготовить более тысячи различных громоздких продуктов, отличающихся способами, которые нелегко автоматизировать. Вы можете разработать программное обеспечение, которое будет принимать входные параметры и выдавать макет платы и спецификацию, но, вероятно, дешевле заплатить какому-нибудь бедному инженеру за то, чтобы он перебирал варианты.
Затем эти тысячи с лишним блоков питания должны быть отправлены, складированы и повторно отправлены по цепочке поставок.
Некоторые из них будут более популярны, чем другие, поэтому многие из них будут отсутствовать на складе, а когда они будут в наличии, они будут занимать много места на полках, поэтому они будут в два раза дороже, что еще больше снижает спрос, что увеличивает стоимость. , который...
Некоторые комбинации напряжений рельсов будут настолько непопулярны, что ни один из дистрибьюторов не будет их продавать, поэтому вам придется предлагать их только по запросу. Это фактически изготовление на заказ, а это означает, что вам придется взимать с клиента больше, чем это будет стоить для него, чтобы построить его самостоятельно.
В конце концов, вы выходите из бизнеса.
Вы можете значительно сократить количество товаров на складе, уменьшив N выше. Имея N=5 вариантов рельсов, вам нужно всего лишь спроектировать, построить, распространить и повторно отправить 31 продукт. Но теперь вы упускаете много желаемых вариантов, так что вы вряд ли лучше, чем большинство ваших конкурентов, которые поставляют только 1-3 железнодорожных комбинации, но ваши затраты выше, поэтому вы снова выходите из бизнеса.
Вы говорите об экономии денег, если бы внешний источник питания имел необходимые шины, но на самом деле вы не экономите деньги. Чтобы обеспечить желаемые рельсы, вам все равно придется иметь регуляторы. Теперь они просто живут внутри блока питания.
Если вы считаете, что это не имеет значения, сравните цены на регулируемые и нерегулируемые блоки питания. Обычная нерегулируемая настенная бородавка стоит около 6 долларов, тогда как регулируемая версия может стоить вдвое или больше.
Если вы поместите регуляторы внутри источника питания, они будут далеко от точки нагрузки, поэтому вам придется бороться с ИК-каплями. Это может иметь большое значение, когда токи становятся высокими, как это часто бывает, когда напряжения падают. Гораздо лучше регулировать вблизи точки нагрузки.
Если бы я разрабатывал что-то, для чего требовалось бы несколько разных шин питания, моя интуиция подсказала бы мне, чтобы все цепи питания питались от одного внешнего источника.
Основная причина в том, что это избавляет меня от необходимости во время проектирования иметь три или четыре источника питания, питающих прототип. Есть и другие причины: -
Вероятно, проще найти готовую настенную бородавку.
Дэйв Твид
Скотт Сейдман
Джон Ю
суперкот