Чому зовнішні адаптери змінного струму / постійного струму майже завжди є єдиними джерелами живлення?


9

Якщо у мене є виріб, який вимагає декількох напрямних напруг всередині, чому має сенс для мого зовнішнього джерела живлення тільки джерело однієї рейки.

Наприклад, якщо у мене є продукт, який вимагає наступних рейок постійного струму внутрішньо

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

і маючи зовнішній адаптер змінного та постійного струму, які причини генерування однієї вищої напруги (наприклад, 24В DC @ 1,25A, 30 Вт) в адаптері, коли мені все одно потрібно буде зменшити цю напругу, використовуючи 3 перетворювачі постійного / постійного струму в продукті ?

Переваги, які я бачу для двоступеневого регулювання, - краще регулювання лінії через два етапи фільтрування - менша вартість входу / розетки та кабелю постійного струму через меншу кількість провідників - менша вартість для входу / розетки та кабелю постійного струму постійного струму Поточний рейтинг - Краще регулювання лінії / навантаження через колонізацію пропозиції та навантаження.
- Знижена перехресна муфта за рахунок одно напруги в кабелі

Переваги, які я бачу для одноступеневого зовнішнього регулювання, - нижча вартість БоМ за рахунок зняття однієї стадії регулятора, - підвищення ефективності енергоефективності від зняття однієї ступені регулятора, - підвищення теплових показників за рахунок зняття однієї ступені регулятора, - всі втрати регулятора відбуваються поза продукт - зменшення розміру продукту за рахунок зняття регуляторів (всередині продукту)

Чи ще щось я пропустив?

Якщо основними обмеженнями дизайну виробів є розмір і тепловіддача, чому б це не був логічним вибором?


6
Однією з найбільших проблем є те, що для багатополюсних напруг живлення потрібен багатополюсний роз'єм. Вони майже завжди нестандартні, на відміну від всюдисущого роз'єму «бочка», що використовується для однонапругового живлення.
Дейв Твід

Мій досвід полягає в тому, що все ще є ВЕЛИЧЕЗНЕ джерело живлення, які будуть робити такі речі, як +/- 12V і + 5V. Вони просто не всюдисущі бородавки на стінах.
Скотт Сейдман

4
Принтери HP мають зовнішні джерела живлення з кількома рейками. Однак я б став до того, щоб знайти стандартну бородавку на стінах, а потім генерувати добре регульовані приладдя на борту, тому що це дає вам більше контролю, близько до цілі, і ви все одно виготовляєте цю дошку, так що не потрібно робити 2-й як БО.
Джон У

1
Ще одна проблема, яку ви пропустили, - це те, що пристрій, який очікує отримання нерегульованої напруги, може бути надійним проти небажаних речей, які можуть траплятися з цією напругою набагато легше, ніж ті, які очікують ідеально регульованої напруги.
supercat

Відповіді:


17

Причин для цього багато, і це не завжди очевидно.

Роки тому для джерел живлення було прийнято виводити кілька рейок. Зазвичай +12, +5 і -12v, але інші варіанти були поширеними. Як правило, більша частина потужності була доступна на рейці + 5 В. + 12V мав другу за величиною потужність. І зазвичай -12в було найменше.

Але коли цифрова логіка почала бігати від менших напруг, сталося кілька цікавих речей.

Найбільше, що течія піднялася. Немає великого сюрпризу, насправді. 12 Вт на 12 В - це всього 1 ампер. Але на 12 Вт на 1 В потрібно 12 ампер! Сучасні процесори Intel можуть вимагати 50+ ампер десь близько 1 вольта. Але зі збільшенням струму, зменшується і напруга в проводах, і тим самим витрачається потужність. Якщо джерело живлення розташоване в кінці кабелю на 1-2 фути, то ваші втрати електроенергії стають великими порівняно з тим, якщо джерело живлення розташовано прямо поруч із навантаженням. Крім того, жорстке регулювання напруги стає більш проблематичним через індуктивну дію кабелю. Тож належним було б зробити вищу напругу від джерела живлення змінного та постійного струму, а потім відрегулювати її до нижчої напруги при навантаженні. Здається, галузь використовує + 12 В як більш високу напругу розподілу енергії,

Інша справа, що кількість рейок живлення, необхідних на друкованій платі, стала великою. Нещодавно розроблена мною система має такі напрямні: + 48v, +15, +12, +6, +3.3, +2.5, +1.8, +1.5, +1.2, +1.0 та -15v. Це одинадцять силових рейок! Багато з них були для аналогових схем, але шість з них були лише для цифрової логіки. І з розвитком нових мікросхем кількість рейок живлення зростає, а напруги зменшуються.

Це було зроблено для галузі електроживлення змінного струму / постійного струму - це те, що вони стандартизуються для постачання з однією вихідною рейкою, і ця рейка, як правило, + 12 В, + 24 В або + 48 В - + 12 В є найбільш поширеною на сьогоднішній день . Оскільки всі почали робити локальні перетворювачі постійного та постійного струму на друкованій платі, а більшість приймають + 12 В, це має найбільше сенс. Крім того, завдяки обсягу поставок, постачання одного + 12 В набагато простіше отримати та дешевше, ніж майже будь-яке інше постачання.

Звичайно, є й інші фактори, які не слід ігнорувати. Однак важко домовитись про набагато менше пояснення їх впливу. Я лише коротко торкнуся їх нижче ...

Коли компанія PS повинна вирішити, які рейки для виготовлення, у них з'явиться стільки варіацій, що вони можуть також створити спеціальні поставки. Якщо тільки вони не стандартизуються лише на пару загальних напруг з одним виходом.

Якщо PS має декілька виходів, струм, що подається на кожному виході, зазвичай неправильний. Навіть тільки на +5, +12 і -12 постачання було раніше, що більша частина струму була на рейці + 5 В. Але сьогодні це було б на рейці + 12 В через всі пункти подачі навантаження. Додайте варіації розподілу потужності на різні рейки до вже величезних варіантів напруги, і для простого 3 вихідного джерела ви можете легко створити сотні чи тисячі варіантів налаштування живлення.

При нарощуванні запасів має значення обсяг. Чим більше ви заробляєте, тим дешевше вони можуть бути. Якщо у вас сто варіацій пропозиції, то ви розділили свій обсяг для будь-якого варіанту на 100. Це означає, що ваші витрати значно зросли. Але якщо ви будуєте 4 варіанти, то обсяг може залишатися високим і коштувати низьким.

Якщо у вас є конкретна потреба в тому, що буде продуктом з великим обсягом, звичайно мати повністю замовлення. У цьому випадку подача з декількома виходами може мати сенс.

Кілька вихідних запасів, як правило, регулюють лише одну рейку, а інші рейки дозволяють відслідковувати цю і мають більш слабкі характеристики регулювання. Для деяких це може не мати значення, але для рейок низької напруги, використовуваних сучасною цифровою логікою, це може бути вбивцею.

Отож, ви рухаєтесь: поставки одного вагона стають все більш популярними через розвиток технологій, ом-закону та економіки.

Оновлення: я говорив про джерела живлення взагалі. Ті ж основні поняття стосуються як внутрішніх, так і зовнішніх поставок.


1
Вироби для ноутбуків, здається, стандартизовані на 19 ~ 20 В. Ще одна перевага внутрішніх регуляторів - точна напруга не має значення.
відбитки

1
Чудова відповідь! Для додавання до економічної точки зору, крім витрат на виробництво, витрати на дистрибуцію зростають і з рахунком SKU. Каталоги та веб-сайти повинні бути більшими, дистриб'юторам потрібно
запасати

Ноутбуки Afaict використовують вхід ~ 20 В, оскільки це зручно для зарядки багатоклітинних літій-іонних акумуляторів.
Пітер Грін

4

По-перше, регулювання 24 В до 5 В вимагає регулювання перемикання, інакше ви спалюєте P = 19 · Я ватт. Іноді потрібно лінійне регулювання, яке вимагатиме значно меншого падіння напруги.

Що стосується того, чому ви не часто бачите джерела живлення з 5, 3,3 та 1,8 В, щоб обрати свій приклад, є багато причин:

  • Ваші цінності загальні, але не зовсім стандартні. Що відбувається, коли хтось інший хоче додати рейку 1,2 В, або 1,5 В, або ...?

    Якби ви проектували лінію електроживлення, яка покриває 10 найпоширеніших напруг залізниць і пропонують усі можливі комбінації, це було б:

    • рейкова напруга : 10 варіантів
    • будь-які дві напруги : 45 варіантів
    • будь-які три : 120 варіантів
    • будь-які чотири : 210 варіантів
    • будь-яка п’ять : 252 варіанти
    • будь-які шість : 210 варіантів
    • будь-які сім : 120 варіантів
    • будь-яка вісімка : 45 варіантів
    • дев'ять із 10 варіантів залізниць : 10 варіантів
    • всі 10 разом : 1 вибір

    Це 1023 варіанти! (2 N -1, де N = 10 тут.)

    Поставте себе взуття виробника.

    Ваше завдання: виготовити понад тисячу різних об'ємних продуктів, які відрізняються способами, які легко не автоматизуються. Ви можете розробити програмне забезпечення, яке б приймало вхідні параметри і виплювало макет плати та BOM, але, ймовірно, дешевше заплатити якомусь поганому інженеру, який перегляне варіанти.

    Ці джерела живлення на тисячу плюс повинні бути поставлені, складені та повторно поставлені мережею поставок.

    Деякі будуть популярнішими, ніж інші, тому багато людей будуть часом не на складі, і коли вони будуть на складі, вони займуть багато місця на полиці, тому вони будуть вдвічі дорожчими, що ще більше знижує попит, що збільшує вартість , котрий...

    Деякі комбінації напруг на рейках будуть настільки непопулярними, що жоден з розповсюджувачів не буде їх запасати, тому вам доведеться пропонувати їх лише на вимогу. Це фактично виготовлення на замовлення, а це означає, що вам доведеться стягувати плату із замовника дорожче, ніж коштуватиме їх самостійно.

    Зрештою, ви виходите з бізнесу.

    Ви можете значно зменшити кількість товарів на складі, зменшивши N вище. З N = 5 виборів залізниць, вам потрібно лише розробити, побудувати, поширити та перевантажити 31 різну продукцію. Але тепер ви пропускаєте безліч бажаних варіантів, тому вам навряд чи краще, ніж основна маса ваших конкурентів, які постачають лише 1-3 залізничні комбінації, але ваші витрати вищі, тому ви знову не працюєте.

  • Ви говорите про економію грошей, якщо на бортовому джерелі живлення були потрібні рейки, але ви насправді не заощаджуєте гроші. Для забезпечення потрібних рейок все одно потрібно мати регулятори. Вони просто живуть всередині джерела живлення.

    Якщо ви думаєте, що це не має значення, порівняйте ціни на регульовані та нерегульовані джерела живлення. Звичайна нерегульована бородавка для стін коштує близько 6 доларів, тоді як регульована версія може бути вдвічі більшою.

  • Якщо ви поставите регулятори всередину джерела живлення, вони далекі від точки навантаження, тож вам доведеться протистояти ІЧ-краплям. Це може бути великою справою, коли струми зростають, як це часто трапляється, коли напруги стають низькими. Куди краще регулювати біля точки навантаження.


1

Якби я проектував щось, для чого потрібні кілька різних напрямків живлення, моя інтуїція підштовхувала б мене до того, щоб усі ланцюги живлення подавались з одного зовнішнього джерела.

Основна причина полягає в тому, що це рятує мене від неприємностей під час проектування наявності трьох-чотирьох джерел живлення, що живлять прототип. Є й інші причини:

  1. Можуть виникнути проблеми з терміном живлення, які потрібно контролювати в межах цільового продукту
  2. ЕМС - напевно, набагато простіше розробити так, щоб відповідати нормам з одним вхідним постачанням
  3. Кабелі та роз'єми є джерелом ненадійності, а наявність єдиного живлення підвищує надійність роботи всієї системи.

Напевно, простіше знайти також і бородавку на стінах, що не знаходиться на полиці.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.