Ефективність перетворення адаптера живлення
Адаптер живлення — це, по суті, вбудований трансформатор, що складається з трансформатора, перетворювача змінного/постійного струму та відповідних схем стабілізації напруги. Простіше кажучи, цей інтегрований блок містить два основних компоненти: трансформатор і перетворювач струму. Обидва ці компоненти за своєю природою споживають електричну енергію, і їхні пов’язані стабілізаційні схеми не є винятком. Тому сам адаптер живлення також-споживає енергію.
Вхідна енергія в джерело живлення не може бути на 100% перетворена в енергію, придатну для використання різними компонентами головного пристрою. Це питання ефективності перетворення, яке ми сьогодні обговорюємо.
Ефективність перетворення є критичним показником для адаптерів живлення. Висока ефективність означає, що сам адаптер зазнає менших втрат, що призводить до більшої економії енергії. Ефективність перетворення адаптера живлення визначається як загальна вихідна потужність, поділена на загальну вхідну потужність: енергоефективність η=Po / Pi. У цій формулі Po представляє вихідну потужність, а Pi представляє вхідну потужність.
Слід звернути увагу на зв’язок між ефективністю перетворення адаптера живлення та підвищенням його температури. Оскільки адаптер внутрішньо втрачає певну кількість енергії, ефективність його перетворення не може бути 100%. Потужність, споживана адаптером, проявляється як тепло. Рівень виділеного тепла залежить насамперед від ефективності перетворення адаптера та його фізичного розміру. За певних умов розсіювання тепла адаптер матиме певне підвищення температури-різниці між температурою його корпусу та температурою навколишнього середовища. Площа поверхні корпусу адаптера безпосередньо впливає на підвищення температури. Приблизну оцінку можна зробити за цією формулою: Підвищення температури=Коефіцієнт термічного опору × споживана потужність блоку. У середовищах із високою{10}}температурою адаптер має бути знижений, щоб зменшити його енергоспоживання, таким чином зменшуючи підвищення температури та гарантуючи, що внутрішні компоненти не перевищують максимальні межі температури. Окрім виконання робочих вимог електронних пристроїв, підвищення робочої температури значно впливає на середній час напрацювання адаптера (MTBF), коли вихідна потужність є постійною. Висока ефективність і низьке підвищення температури призводять до довшого терміну служби продукту, меншого розміру та меншої ваги. Це обговорення розміру природно приводить нас до теми щільності потужності.
Переважна більшість виробників адаптерів живлення використовують щільність потужності як стандарт для вимірювання ефективності продукту. Щільність потужності зазвичай виражається у ватах на кубічний дюйм (Вт/дюйм³). Якщо адаптер не можна використовувати в межах зазначеного максимального діапазону температур навколишнього середовища, він може не досягти зазначеної максимальної вихідної потужності. Доступна середня вихідна потужність є корисною щільністю потужності.
Корисна щільність потужності залежить від таких факторів:
■ A. Необхідна вихідна потужність.Це максимальна середня потужність, необхідна для програми.
■ B. Тепловий опір.Визначається як підвищення температури, спричинене розсіюванням потужності, зазвичай вимірюється в градусах/Вт.
■ C. Максимальна робоча температура корпусу.Усі компоненти живлення мають задану максимальну робочу температуру корпусу. Це стосується найвищої температури, яку внутрішні елементи компонента можуть витримати під час роботи. Щоб зберегти надійність, робота повинна залишатися нижче цієї температури.
■ D. Робоча температура навколишнього середовища.Це стосується найгіршого-випадку температури навколишнього середовища під час роботи компонента. Якщо силовий компонент виділяє занадто багато тепла і не може достатньо швидко розсіювати його в навколишнє середовище, він може вийти з ладу через перевищення гарантованої робочої температури. Тому вибір відповідного радіатора є однією з важливих умов надійної роботи компонентів.
Основні параметри, необхідні для теплової конструкції силових компонентів, такі:
■ 1. Робоча температура спаю компонента:Максимально допустима межа робочої температури для пристрою, надана виробником або встановлена стандартами на продукцію.
■ 2. Розсіювана потужність компонента:Середня стабільна-станова потужність, споживана пристроєм під час роботи, визначається як добуток середньоквадратичного вихідного струму та середньоквадратичного падіння напруги.
■ 3. Розсіювана потужність силових пристроїв:відноситься до тепловідвідної здатності конкретної тепловідвідної конструкції.
■ 4. Термічний опір (R):Підвищення температури на одиницю розсіюваної потужності при передачі тепла між середовищами.
