Harici AC / DC adaptörleri neden neredeyse her zaman tek besleme rayıdır?


9

Dahili olarak birkaç voltaj rayına ihtiyaç duyan bir ürünüm varsa, harici güç kaynağımın yalnızca tek bir ray kaynağı olması neden mantıklı geliyor?

Örneğin, dahili olarak aşağıdaki DC besleme raylarını gerektiren bir ürünüm varsa

  • 5V @ 2A, 10W
  • 3V3 @ 4A, 13W
  • 1V8 @ 4A, 7W

ve harici bir AC / DC adaptörüne sahip olmak için, ürün içindeki 3 DC / DC dönüştürücüyü kullanarak voltajı düşürmem gerektiğinde, adaptör içinde tek bir daha yüksek voltaj (örn. 24VDC @ 1.25A, 30W) üretmenin nedenleri nelerdir? ?

İki aşamalı regülasyon için gördüğüm faydalar şunlardır: - İki filtre aşaması sayesinde daha iyi hat regülasyonu - Daha az iletken nedeniyle DC güç girişi fişi / soketi ve kablosu için daha düşük maliyet - Düşük akım nedeniyle DC güç girişi fişi / soketi ve kablosu için daha düşük maliyet akım değeri - Besleme ve yükün yerleşimi nedeniyle daha iyi hat / yük regülasyonu.
- Kablodaki tek voltaj nedeniyle azaltılmış gürültü çapraz kuplajı

Tek aşamalı harici regülasyon için gördüğüm faydalar şunlardır: - Bir regülatör aşamasının çıkarılması nedeniyle düşük BoM maliyeti - Bir regülatör aşamasının çıkarılmasından kaynaklanan artan güç verimliliği - Bir regülatör aşamasının çıkarılması nedeniyle artan termal performans - Tüm regülatör kayıpları ürün - Regülatörlerin çıkarılmasından dolayı azaltılmış ürün boyutu (ürün içinde)

Kaçırdığım başka bir şey var mı?

Bir ürünün birincil tasarım kısıtlamaları boyut ve ısı dağılımı ise, bu neden mantıklı bir seçim olmaz?


6
En büyük sorunlardan biri, çoklu harici besleme voltajlarının çok kutuplu bir konektör gerektirmesidir. Bunlar, tek voltajlı beslemeler için kullanılan her yerde bulunan "namlu" konektörünün aksine, neredeyse her zaman standart dışıdır.
Dave Tweed

Deneyimlerim, +/- 12V ve + 5V gibi şeyler yapacak hala bol miktarda güç kaynağı var. Onlar sadece her yerde bulunan duvar siğilleri değil.
Scott Seidman

4
HP Yazıcılarda çok raylı harici PSU'lar bulunur. Bununla birlikte, standart bir duvar siğilinin tedarik edilmesinin ve daha sonra gemide güzelce düzenlenmiş sarf malzemelerinin üretilmesinin tercih edileceğinden bahse girerim, çünkü size daha fazla kontrol sağlar, hedefe yakın ve zaten bu tahtayı zaten üretiyorsunuz, böylece yapmaya gerek yok PSU olarak 2.
John U

1
Kaçırdığınız bir diğer konu, regüle edilmemiş bir voltaj almayı bekleyen bir cihazın, bu voltajda meydana gelebilecek istenmeyen şeylere karşı mükemmel bir şekilde ayarlanmış voltaj bekleyen cihazdan çok daha kolay bir şekilde sağlam hale getirilebilmesidir.
supercat

Yanıtlar:


17

Bunun birçok nedeni var ve bu her zaman açık değil.

Yıllar önce güç kaynaklarının birkaç ray çıkarması yaygındı. Genellikle +12, +5 ve -12v, ancak diğer varyasyonlar yaygındı. Tipik olarak, gücün çoğu + 5v rayında mevcuttu. + 12v en büyük ikinci güce sahipti. Ve -12v genellikle en azına sahipti.

Ancak dijital mantık düşük voltajlardan kaçmaya başladığında, birkaç ilginç şey oldu.

En büyük şey akımın artmasıdır. Gerçekten büyük bir sürpriz yok. 12v'de 12 watt sadece 1 amp'dir. Ancak 1v'de 12 watt 12 amper gerektirir! Modern Intel CPU'lar 1 volta yakın bir yerde 50+ amper gerektirebilir. Ancak akım arttıkça, tellerdeki voltaj düşer ve böylece güç boşa gider. Güç kaynağı 1-2 metrelik bir kablonun sonunda bulunuyorsa, güç kaynağınızın yükün hemen yanında bulunmasına kıyasla güç kayıplarınız artar. Ayrıca, sıkı voltaj regülasyonunun olması kablonun endüktif etkileri nedeniyle daha sorunlu hale gelir. Bu nedenle yapılması gereken uygun şey, AC / DC güç kaynağından daha yüksek bir voltaj gelmesi ve daha sonra yükte daha düşük bir voltaja ayarlanması olacaktır. Endüstri, daha yüksek güç dağıtım voltajı olarak + 12v kullanıyor gibi görünüyor,

Diğer bir şey, bir PCB üzerinde gereken güç raylarının sayısının artmasıdır. Tasarladığım yeni bir sistemde şu raylar var: + 48v, +15, +12, +6, +3.3, +2.5, +1.8, +1.5, +1.2, +1.0 ve -15v. Bu on bir güç rayý! Bunların çoğu analog devreler içindi, ancak altısı yalnızca dijital mantık içindi. Ve yeni yongalar geliştirildikçe, güç raylarının sayısı artıyor ve voltajlar azalıyor.

Bunun AC / DC güç kaynağı endüstrisinde yaptığı şey, tek çıkış rayı olan sarf malzemeleri üzerinde standart hale getirilmeleridir ve bu ray genellikle + 12v, + 24v veya + 48v'dir; + 12v bugüne kadar en yaygın olanıdır. . Herkes PCB'lerinde yerel DC / DC dönüştürücüler yapmaya başladığından ve çoğu + 12v içeri girdiğinden, bu en mantıklıdır. Ayrıca, yapılan malzemelerin hacmi nedeniyle, tek bir + 12v çıkış kaynağının elde edilmesi, diğer tüm kaynaklardan çok daha kolay ve daha ucuzdur.

Elbette göz ardı edilmemesi gereken başka faktörler de vardır. Bununla birlikte, etkilerini daha az açıklamak konusunda anlaşmak zordur. Aşağıda bunlara kısaca değineceğim ...

Bir PS şirketi hangi rayların üretileceğine karar vermek zorunda kaldığında, özel malzemeler üretebilecekleri kadar çok varyasyonla sonuçlanacaklar. Tek bir çıkışla sadece birkaç ortak voltajda standartlaşmadığı sürece.

Bir PS'nin birden fazla çıkışı olduğunda, her çıkışta sağlanan akım genellikle yanlıştır. Sadece +5, +12 ve -12 kaynakları bile, akımın çoğunun + 5v rayında olduğu anlamına geliyordu. Ancak bugün, yük kaynaklarının tüm aşağı akış noktası nedeniyle + 12v rayında olacaktı. Gücün farklı raylara nasıl dağıtıldığına ilişkin varyasyonları zaten büyük voltaj seçeneklerine ekleyin ve basit bir 3 çıkış kaynağı için, kaynağı nasıl yapılandıracağınız yüzlerce veya binlerce varyasyonla kolayca sonuçlandırabilirsiniz.

Sarf malzemeleri oluştururken hacim önemlidir. Ne kadar çok yaparsanız, o kadar ucuz olabilirler. Bir tedarikin yüz varyasyonunuz varsa, herhangi bir varyasyon için hacminizi 100'e böldünüz. Bu, maliyetinizin önemli ölçüde arttığı anlamına gelir. Ancak 4 varyasyon oluşturursanız, hacim yüksek kalabilir ve düşük maliyetli olabilir.

Yüksek hacimli bir ürün için özel bir gereksiniminiz varsa, tamamen özel bir tedarike sahip olmak yaygındır. Bu durumda, çoklu çıkış kaynağı mantıklı olabilir.

Birden fazla çıkış kaynağı yalnızca bir rayı düzenleme eğilimindedir ve diğer rayların bu rayı izlemesine ve daha gevşek düzenleme özelliklerine sahip olmasına izin verir. Bu bazıları için önemli olmayabilir, ancak modern dijital mantık tarafından kullanılan düşük voltajlı raylar için bu bir katil olabilir.

İşte böyle: teknoloji gelişmeleri, ohm yasası ve ekonomi nedeniyle tek raylı malzemeler giderek daha popüler hale geliyor.

Güncelleme: Genel olarak güç kaynakları hakkında konuşuyordum. Aynı temel kavramlar hem dahili hem de harici malzemeler için geçerlidir.


1
Dizüstü bilgisayar sarf malzemeleri 19 ~ 20V'de standartlaştırılmış gibi görünüyor. Dahili regülatörlerin bir başka avantajı - kesin voltaj önemli değildir.
markrages

1
Mükemmel cevap! Sadece ekonomik noktaya ek olarak, üretim maliyetlerine ek olarak, dağıtım maliyetleri de SKU sayısı ile artar. Kataloglar ve web siteleri daha büyük olmalı, distribütörlerin daha fazla birim stoklaması gerekiyor, boru hattında daha fazla envantere ihtiyacınız var, kefil hizmeti daha karmaşık hale geliyor, vb. :)
scanny

Afaict dizüstü bilgisayarlar ~ 20V giriş kullanır, çünkü çok hücreli lityum iyon pilleri şarj etmek için uygundur.
Peter Green

4

Öncelikle, 24 V'u 5 V'a kadar düzenlemek, düzenleme düzenlemesini gerektirir , aksi takdirde P = 19 · I watt yakıyorsunuz. Bazen çok daha küçük bir voltaj düşüşü gerektiren doğrusal düzenlemeye ihtiyacınız vardır.

Neden 5, 3,3 ve 1,8 V çıkışlı güç kaynaklarını sık sık görmüyorsanız, örneğinizi seçmek için birçok neden var:

  • Değerleriniz ortaktır, ancak tam olarak bir standart değildir. Başka biri 1,2 V ray veya 1,5 V veya ... eklemek isterse ne olur?

    En yaygın 10 ray voltajını kapsayan ve olası tüm kombinasyonları sunan bir güç besleme hattı tasarlayacak olsaydınız, şöyle olurdu:

    • tek voltaj rayı : 10 seçenek
    • herhangi iki voltaj rayı : 45 seçenek
    • herhangi üç : 120 seçenek
    • herhangi dört : 210 seçenek
    • herhangi beş : 252 seçenek
    • herhangi altı : 210 seçenek
    • herhangi bir yedi : 120 seçenek
    • herhangi sekiz : 45 seçenek
    • 10 demiryolu seçeneğinden dokuzu : 10 seçenek
    • hepsi birlikte 10 : 1 seçenek

    Bu 1.023 seçenek! (2 N- 1; burada N = 10 burada.)

    Kendinizi üreticinin yerine koyun.

    Zorluğunuz: Kolayca otomatikleştirilemeyen yollarla farklılık gösteren binden fazla farklı hacimli ürün yapın. Sen olabilir giriş parametrelerini almak ve bir tahta düzeni ve BOM tükürmek istiyorum yazılım tasarımı, ama bu seçenekler arasında öğütmek için bazı kötü mühendisi ödemek için muhtemelen daha ucuz.

    Bu bin artı güç kaynağı daha sonra tedarik zinciri tarafından sevk edilmeli, stoklanmalı ve yeniden gönderilmelidir.

    Bazıları diğerlerinden daha popüler olacak, bu yüzden çoğu zaman stokta kalmayacak ve stokta olduğunda çok fazla raf alanı kaplayacak, bu yüzden iki kat pahalı olacaklar, bu da talebi daha da aşağı çekecek ve bu da maliyeti artırıyor , hangi...

    Bazı ray gerilimleri kombinasyonları o kadar popüler olmayacaktır ki distribütörlerin hiçbiri bunları stoklamayacaktır, bu yüzden sadece talep üzerine sunmanız gerekir. Bu etkili bir şekilde özel üretim, yani müşteriyi kendileri inşa etmenin maliyetinden daha fazla ücretlendirmeniz gerektiği anlamına gelir.

    Sonunda işin dışına çıkıyorsunuz.

    Yukarıdaki N'yi azaltarak stoklanacak öğe sayısını büyük ölçüde azaltabilirsiniz . İle N = 5 raylı seçimler, sadece, yapı tasarımı, dağıtımı ve yeniden gemi 31 farklı ürünler var. Ancak şimdi istediğiniz birçok seçeneği kaçırıyorsunuz, bu yüzden rakiplerinizin yığınından çok daha iyi durumdasınız, sadece 1-3 demiryolu kombinasyonu gönderiyor, ancak maliyetleriniz daha yüksek, bu yüzden tekrar işten çıkıyorsunuz.

  • Eğer harici güç kaynağı gerekli raylara sahipse para tasarrufu hakkında konuşuyorsunuz, ama aslında paradan tasarruf etmiyorsunuz. İstenen rayları sağlamak için regülatörlere sahip olmanız gerekir. Şimdi sadece güç kaynağının içinde yaşıyorlar.

    Bunun önemli olmadığını düşünüyorsanız, regüle edilmiş ve regüle edilmemiş güç kaynakları fiyatlarını karşılaştırın. Düzenli olmayan yaygın bir duvar siğilinin maliyeti yaklaşık 6 $ iken, düzenlenmiş bir sürüm bunun iki katı veya daha fazla olabilir.

  • Regülatörleri güç kaynağının içine koyarsanız, yük noktasından uzaktırlar, bu nedenle uğramanız gereken IR damlalarınız vardır. Akımlar yükseldiğinde, voltajlar düştüğünde sıklıkla olduğu gibi bu büyük bir sorun olabilir. Yük noktasına yakın regüle etmek çok daha iyi.


1

Birkaç farklı güç rayına ihtiyaç duyan bir şey tasarlayacak olsaydım, sezgilerim beni tüm güç devrelerini tek bir kaynaktan beslemeye yönlendirirdi.

Bunun ana nedeni, prototipi besleyen üç veya dört güç kaynağına sahip olmanın tasarımı sırasında beni sıkıntıdan kurtarmasıdır. Başka sebepler de var:

  1. Hedef üründe kontrol edilmesi gereken güç zamanlaması sorunları olabilir
  2. EMC - gelen bir tedarik ile yönetmelikleri karşılamak için muhtemelen tasarlanması çok daha kolay
  3. Kablolar ve konektörler güvenilmez bir kaynaktır ve tek bir kaynağa sahip olmak, tüm sistem olarak alınan güvenilirliği artırır.

Hazır bir duvar siğili de bulmak daha kolaydır.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.