Memilih catu daya bawaan

Kebutuhan yang sangat umum adalah memilih catu daya AC-DC internal untuk produk akhir dalam kisaran beberapa hingga beberapa ratus watt. Di ujung bawah, alternatifnya bisa berupa pasokan eksternal atau 'adaptor' tetapi di atas sekitar 100W adalah normal untuk memilih produk built-in sebagai modul yang dibeli, mungkin dipasang di sasis atau PCB. Para pemberani bahkan mungkin mempertimbangkan desain internal, terutama jika kinerja yang dibutuhkan tidak standar.

Mengapa internal?

Mari kita tinjau terlebih dahulu mengapa catu daya internal dapat dipilih. Untuk produk komersial, konsumen tidak menyukai 'adaptor' in-line yang besar tetapi kemudian pada daya rendah, 'kutil dinding' bukanlah pemaksaan yang besar dan seiring kemajuan teknologi, lebih banyak daya yang dikeluarkan dari paket yang lebih kecil, sejauh adaptor hampir tidak lebih besar dari steker dinding itu sendiri. Menggunakan suplai eksternal juga menyenangkan perancang produk – voltase berbahaya disimpan di luar, membuat sertifikasi keamanan produk akhir menjadi lebih mudah.

Kelemahannya adalah bahwa panjang kabel dari adaptor ke produk menurunkan tegangan, mungkin memerlukan regulator tambahan dalam produk dan biasanya tidak ada peluang untuk kontrol 'pintar' dari catu daya, seperti mode mati ke mode 'tidur' atau penyesuaian dinamis dari tegangan keluaran. Masalah lain adalah bahwa kepatuhan standar EMI secara keseluruhan masih menjadi tanggung jawab produsen produk akhir sehingga adaptor dengan variabilitas produksinya dan rangkaian kabel tak tentu harus disertakan dalam pengujian EMC dan dapat menghasilkan hasil yang tidak konsisten. Karena alasan ini, adaptor in-line biasanya dipasang secara internal ke produk akhir untuk keamanan yang lebih mudah dan kepatuhan EMI.

Pada daya yang lebih tinggi, atau ketika kontrol dan fungsionalitas penting, catu daya internal atau 'peralatan' lebih disukai. Keputusan harus dibuat sedini mungkin dalam proses pengembangan produk karena ini adalah keluhan umum (dan sering dibenarkan) oleh insinyur daya sistem bahwa mereka harus menggunakan catu daya built-in yang cocok 'di ruang apa pun yang tersisa'. Hal ini dapat menyebabkan kompromi biaya dan kinerja dan paling buruk kebutuhan akan solusi khusus dengan penundaan dan risiko terkait.

Keselamatan, EMC, dan kepatuhan lingkungan adalah yang utama

Catu daya built-in harus memasok volt dan amp yang dibutuhkan, tetapi ada banyak pertimbangan lain. Mungkin yang paling penting adalah keselamatan, EMC, dan kepatuhan lingkungan – penggunaan akhir produk adalah panduannya di sini; standar yang berbeda berlaku untuk berbagai aplikasi:industri, rumah tangga, pengujian dan pengukuran, medis, dan otomatisasi bangunan misalnya. Jika produk akan digunakan di area khusus seperti kereta api atau militer, standarnya berbeda lagi. Bahkan di dalam area aplikasi, ada variasi – lingkungan pasien atau operator di bidang medis misalnya.

Sebuah tren adalah standar keselamatan baru menjadi 'berbasis bahaya' yang mewajibkan produsen untuk mempertimbangkan tambahan bagaimana produk mereka dapat disalahgunakan; memilih catu daya internal setidaknya memastikan bahwa adaptor yang tidak sesuai tidak ditukar. Pemilihan sertifikasi yang tepat sangat penting dan kompleks, tetapi vendor catu daya yang bereputasi baik sering kali dapat membantu jika teknisi kepatuhan internal yang berpengalaman tidak tersedia.

Mekanik mungkin menjadi pertimbangan berikutnya, tidak hanya bentuk dan ukuran, tetapi juga konektor dan pengaturan pendinginan. Catu daya 'Rangka Terbuka' populer dan berbiaya rendah, seringkali dengan penutup opsional yang diperlukan jika teknisi diharapkan memiliki akses internal ke produk saat sedang diberi daya. Alternatif lain adalah format DIN-rail yang umum di panel kabel (Gambar 1).

Gambar 1:Opsi catu daya AC-DC internal yang umum. (Sumber CUI)

Produk catu daya internal biasanya memiliki terminal sekrup atau konektor plug-in untuk input dan output AC, biasanya gaya 'Molex™'. Dalam hal ini, kabel, terminal, sekering, sakelar, dan konektor sasis apa pun harus diberi peringkat dan sertifikasi yang sesuai untuk aplikasi tersebut. Interferensi mungkin terjadi pada kabel input AC di luar catu daya tetapi di dalam produk, sehingga pengujian EMI dapat menunjukkan bahwa filter bersertifikat yang dipasang di sasis lebih lanjut diperlukan di dekat saluran masuk daya.

Grounding membutuhkan perhatian khusus; jika konektor modul catu daya dicabut di dalam produk, masih harus ada arde terpisah ke sasis peralatan di saluran masuk jika kabel listrik terlepas. Umumnya, semua koneksi ground tidak boleh 'pluggable' kecuali melepas konektor menghilangkan koneksi langsung secara bersamaan dan sepenuhnya dari produk. Jika hal ini tidak terjadi, pengardean harus dilakukan dengan pemasangan 'permanen' yang hanya dapat dilonggarkan dengan alat dan termasuk mesin cuci kunci atau teknik anti-getaran lainnya. Pengodean warna dan ukuran kabel tentu saja harus diperhatikan sesuai dengan standar keselamatan yang diterapkan, dengan pelepasan tegangan kabel jika diperlukan.

Sekering saluran masuk untuk catu daya internal harus diukur dengan hati-hati

Catu daya internal dengan sambungan AC berkabel ke konektor sasis harus menyertakan sekering tunggal atau ganda yang sesuai di saluran masuk. Ingat, sekring AC produk akhir melindungi kabel dan sambungan hulu, bukan catu daya internal, dari arus pendek dan kelebihan beban. Tentu saja, itu harus melewati arus berjalan normal dengan beberapa margin untuk lonjakan arus, tetapi juga harus diberi peringkat sehingga kabel AC eksternal ke produk akhir tidak kelebihan beban sebelum sekering terbuka setelah hubungan pendek ke ground antara konektor sasis dan daya Pasokan. Bahkan jika kabel eksternal memiliki arus yang sangat tinggi, nilai putus sekering harus lebih rendah daripada sekering atau pemutus arus hulu mana pun, untuk menghindari kesalahan yang menyebabkan beberapa rangkaian terputus, yaitu, 'koordinasi' sekering yang benar – perhatian kritis dalam lingkungan profesional (Gambar 2).

klik untuk gambar ukuran penuh

Gambar 2:Nilai Fuse dalam suatu sistem harus 'terkoordinasi':nilai Fuse 1> Fuse 2> Fuse 3. (Sumber CUI)

Jika digabungkan, pertimbangan sambungan AC yang dibahas memengaruhi pilihan catu daya internal, dengan jenis rangka terbuka berbiaya terendah tidak selalu menghasilkan biaya sistem keseluruhan termurah jika hanya memiliki kepatuhan EMC marjinal dan diperlukan pemfilteran ekstra.

Metode pendinginan menentukan jenis catu daya

Pertimbangan pendinginan itu penting; catu daya internal dapat berupa kipas, konveksi alami, atau berpendingin pelat dasar dengan pilihan tergantung pada produk akhir dan aplikasinya. Kipas mungkin dikecualikan di beberapa lingkungan seperti medis, karena alasan kebisingan, atau dalam aplikasi di mana penggantian akan sulit, tetapi catu daya berpendingin kipas umumnya akan lebih kecil daripada jenis lainnya. Jika pasokan berpendingin kipas dipilih, jalur udara masuk dan keluar harus diidentifikasi dengan hati-hati untuk menghindari 'titik mati' udara, terutama jika ada kipas sistem lain yang sedang beroperasi. Produsen seperti CUI memberikan rekomendasi arah aliran udara dan ukuran kipas dalam lembar data untuk produk mereka; ini harus dipertimbangkan saat merancang catu daya ke dalam sistem (Gambar 3).

klik untuk gambar ukuran penuh

Gambar 3:Rekomendasi untuk ukuran, arah, dan jarak kipas harus dipertimbangkan untuk menghindari 'titik mati' udara. (Sumber CUI)

Catu daya berpendingin konveksi peka terhadap orientasi dan harus ditempatkan dengan mempertimbangkan komponen penghasil panas lainnya untuk menghindari panas berlebih secara timbal balik. Pabrikan tidak dapat memprediksi pengaturan produk akhir, jadi akan menilai catu daya untuk suhu sekitar 'pengoperasian'. Ini adalah ambien 'lokal' di dalam enklosur produk akhir yang mungkin jauh lebih panas daripada suhu eksternal dan hanya akan diketahui secara akurat melalui simulasi dan/atau pengukuran dalam sistem lengkap dalam kondisi pemuatan yang ditentukan.

Persediaan berpendingin pelat dasar juga tersedia untuk penutup tertutup dan menghilangkan ketidakpastian dari jalur aliran panas. Namun, 'dinding dingin' yang datar memang perlu tersedia, dengan beberapa sambungan ke catu daya. Senyawa termal mungkin perlu digunakan pada antarmuka dengan lembaran perpindahan panas silikon kemungkinan lain.

Saat mengukur catu daya dan kebutuhan pendinginannya, ada baiknya memeriksa daya kontinu dan daya puncak apa yang diperlukan. Terkadang catu daya yang lebih kecil dan lebih murah dapat digunakan jika memiliki peringkat daya lonjakan tinggi dan beban terputus-putus.

Para ahli dapat memandu pilihan Anda

Ada banyak pilihan catu daya internal yang tersedia dan yang terbaik tergantung pada banyak pertimbangan. Untuk biaya dan risiko minimum, jenis catu daya harus diidentifikasi sedini mungkin dengan memperhatikan kepatuhan standar, aplikasi, lingkungan pendinginan, dan kemudahan integrasi ke dalam kabel dan mekanik produk akhir.

Konten Terkait:

• Memilih catu daya eksternal
• Bagaimana USB Type-C dapat mengurangi kebingungan adaptor daya konsumen – dan mengurangi limbah elektronik global
• Menggabungkan kabel daya dan kabel data, Bagian 1
• USB Type-C dan pengiriman daya 101 – Protokol pengiriman daya
• Menggunakan koneksi data berkabel untuk memberi daya pada perangkat IoT yang menuntut
• Mengurai tantangan desain daya nirkabel di dalam kendaraan

Untuk lebih banyak Tertanam, berlangganan buletin email mingguan Tertanam.