Een interne AC-DC voeding kiezen voor uw product

Een veelvoorkomende vereiste in productontwikkeling is het selecteren van een interne AC-DC voeding die in staat is om van enkele watts tot diverse honderden watts te leveren.

Waarom een interne voeding kiezen?

Consumenten houden niet van grote in-line adapters, en naarmate de stroomdichtheid toeneemt, passen veel wall-wart eenheden nu in de stekker zelf. Het gebruik van een externe voeding houdt ook hoge spanningen van het eindproduct af, wat de veiligheidscertificering vereenvoudigt.

Echter, kabellengte kan spanningsval veroorzaken, wat additionele regeling binnen het apparaat vereist. Externe adapters missen ook "slimme" functies zoals slaapmodus-uitschakeling of dynamische spanningsaanpassing, en ze compliceeren EMI-naleving omdat de kabel en adapter als onderdeel van het eindysteem getest moeten worden. Om deze redenen kiezen veel fabrikanten ervoor om de adapter intern te monteren om veiligheids- en EMI-certificering te stroomlijnen.

Bij hogere vermogensniveaus, of wanneer controle en geavanceerde functionaliteit nodig is, wordt een interne of "apparatuur" voeding bevorzugd. De beslissing moet vroeg in de ontwikkeling worden genomen, want late selectie leidt vaak tot ruimtebeperkingen, kostenstijgingen of de noodzaak voor een custom ontwerp.

Veiligheid, EMC en milieunaleving zijn van vitaal belang

Een ingebouwde voeding moet aan spanning- en stroomvereisten voldoen, maar moet ook voldoen aan de relevante veiligheids-, EMC- en milieustandaarden voor de toepassing – industriëel, huishoudelijk, medisch, gebouwautomatisering, spoorweg, militair, enz. Nieuwe gevaar-gebaseerde veiligheidsstandaarden vereisen bovendien dat de voeding misbruik voorkomt, wat een interne module kan garanderen door de mogelijkheid van een ongeschikte externe adapter te elimineren.

Mechanische overwegingen

Naast vorm en afmetingen moeten connectors, montagewijze en koelstrategie overeenkomen met de lay-out van het product. Open-frame voedingen zijn laagprijs en veelvoorkomend, vaak met optionele kapjes voor technicus-toegang. DIN-rail modules worden breed toegepast in paneelbedrading. Beide typen hebben doorgaans schroefklemmen of Molex-achtige plug-in connectors voor AC-invoer en uitgang. De bedrading, zekeringen, schakelaars en chassis-connectors moeten passend gewaardeerd en gecertificeerd zijn.

Omdat AC-invoerkabels binnen het product storingen kunnen opvangen, kan een gecertificeerd filter dicht bij de invoer vereist zijn. Aarding is cruciaal: als de voedingsmodule wordt uitgeplugd, moet het chassis geaard blijven om een levende draad fout te voorkomen. Aardverbindingen mogen niet stekkerbaar zijn tenzij het uitpluggen gelijktijdig alle levende verbindingen verwijdert, of ze moeten bevestigd zijn met een permanente bevestiging en trillingsbeveiliging.

Zorgvuldige ingangszekering is essentieel

Wanneer een chassis-connector de AC-invoer voedt, moet een zekering aan de ingang worden geplaatst. De zekering moet de interne voeding beschermen terwijl de externe AC-kabel zijn nominalestroom kan dragen. Zekeringscoördinatie – waarborgen dat de ingangszekering opent voordat enige upstream zekering – voorkomt gelijktijdige ontkoppeling van meerdere circuits (zie Afbeelding 2).

klik voor volledige afbeelding

Afbeelding 2: Zekeringwaarden in een systeem moeten "gecoördineerd" zijn: waarde Zekering 1 > Zekering 2 > Zekering 3. (Bron: CUI)

Bij het evalueren van AC-aansluitopties moet rekening worden gehouden met de totale systeemkosten, niet alleen de goedkoopste open-frame module. Een ondergekwalificeerde voeding kan additionele filtering noodzakelijk maken, wat de totale kosten doet stijgen.

Koelstrategie bepaalt voedingtype

Ventilatoren, natuurlijke convectie of basisplaatkoeling zijn de primaire opties. Ventilator-gekoelde eenheden zijn kleiner maar mogelijk ongeschikt in geluidgevoelige of moeilijk te vervangen omgevingen. Bij gebruik van een ventilator moeten inlaat- en uitlaatpaden gedefinieerd worden om dode hoeken te vermijden, vooral wanneer andere systeemventilatoren aanwezig zijn. Fabrikanten zoals CUI leveren luchtstroomaanbevelingen in hun datasheets (zie Afbeelding 3).

klik voor volledige afbeelding

Afbeelding 3: Aanbevelingen voor ventilatorgrootte, -richting en -afstand moeten overwogen worden om lucht "dode plekken" te vermijden. (Bron: CUI)

Convectie-gekoelde voedingen zijn gevoelig voor oriëntatie en moeten geplaatst worden ver van andere warmtebronnen. Basisplaat-gekoelde eenheden elimineren onzekerheid in het warmtepad, maar vereisen een koude wand en robuuste montage. Bij het dimensioneren van een voeding moet continue en piekvermogen vergeleken worden. Een goedkope eenheid met een hoge piekwaarde kan vaak aan intermitterende belastingvereisten voldoen.

Professionele begeleiding benutten

Gezien de breedte van beschikbare interne voedingen hangt de optimale keuze af van veiligheid, naleving, koeling, mechanische passvorm en kosten. Het vroegtijdig identificeren van het voedingtype – afgestemd op standaarden, toepassing en integratiebeperkingen – verlaagt risico's en houdt het project op schema.

Gerelateerde inhoud:

• Een externe voeding selecteren
• Hoe USB Type-C verwarring bij consumenten-adapters kan verminderen – en wereldwijde e-afval kan kappen
• Stroom- en datadraden combineren, Deel 1
• USB Type-C en power delivery 101 – Power delivery protocol
• Bedradde dataverbindingen gebruiken om veungende IoT-apparaten te voeden
• In-vehicle draadloze stroomontwerpuitdagingen ontwarren

Voor meer Embedded, abonneer u op Embedded's wekelijkse e-mailnieuwsbrief.