เหตุใดอะแดปเตอร์ AC / DC ภายนอกเกือบทุกรางจ่ายไฟเดียว

หากฉันมีผลิตภัณฑ์ที่ต้องใช้รางแรงดันไฟฟ้าหลายตัวภายในทำไมมันจึงสมเหตุสมผลสำหรับแหล่งจ่ายไฟภายนอกของฉันถึงแหล่งรางเดียว

ตัวอย่างเช่นถ้าฉันมีผลิตภัณฑ์ที่ต้องการรางจ่ายไฟ DC ต่อไปนี้ภายใน

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

และมีอะแดปเตอร์ AC / DC ภายนอกอะไรคือสาเหตุของการสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าเดียว (เช่น 24VDC @ 1.25A, 30W) ภายในอะแดปเตอร์เมื่อฉันยังคงต้องลดแรงดันไฟฟ้านั้นลงโดยใช้ตัวแปลง DC / DC 3 ตัวภายในผลิตภัณฑ์ ?

ประโยชน์ที่ฉันเห็นสำหรับการควบคุมแบบสองขั้นตอนคือ - การควบคุมสายที่ดีขึ้นเนื่องจากตัวกรองสองขั้นตอน - ค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่าสำหรับปลั๊กไฟ / ปลั๊กไฟ DC และสายเคเบิลเนื่องจากตัวนำที่น้อยลง - ค่าใช้จ่ายที่ต่ำลงสำหรับปลั๊กไฟ คะแนนปัจจุบัน - ระเบียบสาย / โหลดที่ดีขึ้นเนื่องจาก colocation ของอุปทานและโหลด
- ลดการรบกวนข้ามสัญญาณรบกวนเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าสายเดียว

ประโยชน์ที่ฉันเห็นสำหรับการควบคุมภายนอกสเตจเดียวคือ - ลดค่าใช้จ่าย BoM เนื่องจากการกำจัดขั้นตอนการควบคุมหนึ่ง - เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานจากการกำจัดขั้นตอนการควบคุมหนึ่ง - ประสิทธิภาพความร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการกำจัดหนึ่งขั้นตอนการควบคุม ผลิตภัณฑ์ - ขนาดผลิตภัณฑ์ที่ลดลงเนื่องจากการถอดตัวควบคุม (ภายในผลิตภัณฑ์)

มีอะไรอีกที่ฉันพลาดไปไหม

หากผลิตภัณฑ์มีข้อ จำกัด ในการออกแบบหลักคือขนาดและการกระจายความร้อนทำไมจึงไม่เป็นตัวเลือกที่สมเหตุสมผล

มีสาเหตุหลายประการและไม่ชัดเจนเสมอไป

หลายปีก่อนเป็นเรื่องปกติสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่จะส่งออกรางหลายราง โดยปกติแล้วจะเป็น +12, +5 และ -12v แต่การเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ นั้นเป็นเรื่องปกติ โดยทั่วไปแล้วพลังงานส่วนใหญ่นั้นมีอยู่บนราง + 5v + 12v มีจำนวนพลังงานมากเป็นอันดับสอง และ -12v มักจะมีค่าน้อยที่สุด

แต่เมื่อลอจิกดิจิตอลเริ่มทำงานจากแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำลงสิ่งที่น่าสนใจหลายอย่างก็เกิดขึ้น

สิ่งที่ใหญ่ที่สุดคือกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ไม่แปลกใจเลยนะ 12 วัตต์ที่ 12v เป็นเพียง 1 แอมป์ แต่ 12 วัตต์ที่ 1v ต้องใช้ 12 แอมป์! CPU ของ Intel ที่ทันสมัยอาจต้องใช้แอมป์มากกว่า 50 แอมป์ที่บางแห่งใกล้กับ 1 โวลต์ แต่เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นแรงดันไฟฟ้าจะลดลงและทำให้สูญเสียพลังงาน หากแหล่งจ่ายไฟอยู่ที่ปลายสาย 1-2 ฟุตการสูญเสียพลังงานของคุณจะมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับถ้าแหล่งจ่ายไฟอยู่ติดกับโหลด ยิ่งไปกว่านั้นการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แน่นเกินไปจะกลายเป็นปัญหาได้มากขึ้นเนื่องจากผลกระทบจากการเหนี่ยวนำของสายเคเบิล ดังนั้นสิ่งที่ควรทำคือต้องมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าออกมาจากแหล่งจ่ายไฟ AC / DC จากนั้นควบคุมมันให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าที่โหลด อุตสาหกรรมดูเหมือนว่าจะใช้ + 12v เป็นแรงดันการกระจายพลังงานที่สูงขึ้น

อีกอย่างคือจำนวนรางไฟที่ต้องการบน PCB มีมาก ระบบล่าสุดที่ฉันออกแบบมีรางต่อไปนี้: + 48v, +15, +12, +6, +3.3, +2.5, +1.8, +1.5, +1.2, +1.0, และ -15v นั่นคือรางไฟสิบเอ็ดอัน! ส่วนมากนั้นใช้สำหรับวงจรแอนะล็อก แต่มีหกตัวสำหรับตรรกะดิจิตอลเพียงอย่างเดียว และเมื่อมีการพัฒนาชิปใหม่จำนวนรางไฟเพิ่มขึ้นและแรงดันไฟฟ้าลดลง

สิ่งนี้ได้ทำกับอุตสาหกรรมแหล่งจ่ายไฟ AC / DC คือพวกเขากำลังสร้างมาตรฐานบนเสบียงด้วยรางเดี่ยวและรางนั้นมักจะเป็น + 12v, +24v หรือ + 48v - โดย + 12v เป็นที่พบมากที่สุดโดยไกล . เนื่องจากทุกคนเริ่มทำคอนเวอร์เตอร์ DC / DC ในเครื่องบน PCB ของพวกเขาและส่วนใหญ่รับ + ​​12v เข้ามานี่จึงสมเหตุสมผลที่สุด นอกจากนี้เนื่องจากปริมาณของวัสดุสิ้นเปลืองที่ทำเพียงครั้งเดียวอุปทาน 12v + ออกได้ง่ายกว่าและราคาถูกกว่าแหล่งอื่น ๆ

แน่นอนว่ายังมีปัจจัยอื่น ๆ ที่ไม่ควรละเลย อย่างไรก็ตามมันเป็นเรื่องยากที่จะเห็นด้วยกับการอธิบายผลกระทบของพวกเขาน้อยลง ฉันจะสัมผัสพวกเขาด้านล่างโดยย่อ ...

เมื่อ บริษัท PS ต้องตัดสินใจว่าทางรถไฟจะผลิตอะไรพวกเขาจะต้องจบลงด้วยความหลากหลายที่พวกเขาอาจจะสร้างเสบียงที่กำหนดเอง เว้นแต่ว่าพวกมันจะสร้างมาตรฐานบนแรงดันไฟฟ้าทั่วไปเพียงไม่กี่ตัวที่มีเอาต์พุตเดียว

เมื่อ PS มีเอาต์พุตหลายตัวกระแสไฟที่จ่ายให้กับแต่ละเอาต์พุตมักผิดปกติ แม้กระทั่งเสบียง +5, +12 และ -12 ที่เคยเป็นมานั้นกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่อยู่บนราง + 5v แต่วันนี้มันจะอยู่บนราง + 12v เนื่องจากจุดปลายน้ำทั้งหมดของการจ่ายวัสดุ เพิ่มความหลากหลายในการกระจายพลังงานไปยังรางที่แตกต่างกันไปยังตัวเลือกแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีอยู่แล้วและสำหรับแหล่งจ่ายไฟ 3 แบบที่เรียบง่ายคุณสามารถจบลงด้วยการเปลี่ยนแปลงหลายร้อยหรือหลายพันวิธีในการกำหนดค่าอุปทาน

เมื่อสร้างเสบียงปริมาณมาก ยิ่งทำมากเท่าไหร่ก็ยิ่งถูกเท่านั้น หากคุณมีอุปทานหลายร้อยรูปแบบจากนั้นคุณได้แบ่งปริมาณของคุณสำหรับรูปแบบใดรูปหนึ่งโดย 100 นั่นหมายความว่าต้นทุนของคุณเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ถ้าคุณสร้างรูปแบบที่เปลี่ยนแปลง 4 แบบโวลุ่มสามารถอยู่ในระดับสูงและราคาต่ำได้

หากคุณมีความต้องการที่เฉพาะเจาะจงสำหรับสิ่งที่จะเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณสูงแล้วมันเป็นเรื่องธรรมดาที่จะมีอุปทานที่กำหนดเองอย่างสมบูรณ์ ในกรณีนี้อุปทานหลายเอาต์พุตอาจเข้าท่า

อุปกรณ์ส่งออกจำนวนมากมักจะควบคุมรางเดียวและอนุญาตให้รางอื่นติดตามหนึ่งและมีรายละเอียดการควบคุมหลวม สิ่งนี้อาจไม่สำคัญสำหรับบางคน แต่สำหรับรางแรงดันไฟฟ้าต่ำที่ใช้โดยตรรกะดิจิตอลที่ทันสมัยนี้อาจเป็นนักฆ่า

ดังนั้นคุณจึงไปที่: เสบียงรถไฟเดี่ยวกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี, โอห์ม - กฎหมายและเศรษฐศาสตร์

อัปเดต: ฉันกำลังพูดถึงแหล่งจ่ายไฟโดยทั่วไป แนวคิดพื้นฐานเดียวกันนี้ใช้กับอุปกรณ์ภายในหรือภายนอก

ก่อนอื่นการควบคุม 24 V ลงไปที่ 5 V นั้นจำเป็นต้องมีการควบคุมการเปลี่ยนมิฉะนั้นคุณอาจกำลังเผาไหม้ P = 19 ·ฉันกำลังวัตต์ บางครั้งคุณต้องการการควบคุมเชิงเส้นซึ่งจะต้องการแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงเล็กมาก

สำหรับสาเหตุที่คุณไม่เห็นแหล่งจ่ายไฟที่มีเอาต์พุต 5, 3.3 และ 1.8 V เพื่อเลือกตัวอย่างของคุณมีเหตุผลมากมาย:

• ค่าของคุณเป็นเรื่องปกติ แต่ไม่ใช่มาตรฐาน จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคนอื่นต้องการเพิ่มราง 1.2 V หรือ 1.5 V หรือ ...

  หากคุณออกแบบสายแหล่งจ่ายไฟที่ครอบคลุมแรงดันไฟฟ้ารถไฟทั่วไป 10 อันดับและเสนอชุดค่าผสมที่เป็นไปได้ทั้งหมดมันจะเป็น:

  • รางแรงดันไฟฟ้าเดียว : 10 ตัวเลือก
  • รางแรงดันสองอัน : 45 ตัวเลือก
  • สาม : 120 ตัวเลือก
  • ตัวเลือกสี่ : 210
  • ตัวเลือกห้า : 252 ตัวใดก็ได้
  • หก : 210 ตัวเลือก
  • มีเจ็ด : 120 ตัวเลือก
  • ตัวเลือกแปด : 45
  • ตัวเลือกรถไฟเก้าจาก 10 ตัวเลือก : 10 ตัวเลือก
  • 10 ทั้งหมดเข้าด้วยกัน : 1 ทางเลือก

  นั่นคือ 1,023 ตัวเลือก! (2 ^N -1 โดยที่ N = 10 ที่นี่)

  ใส่ตัวเองในรองเท้าของผู้ผลิต

  ความท้าทายของคุณ: สร้างผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่กว่าพันชนิดซึ่งแตกต่างกันไปในวิธีที่ไม่อัตโนมัติ คุณสามารถออกแบบซอฟต์แวร์ที่จะรับพารามิเตอร์อินพุตและคายเลย์เอาท์ของบอร์ดและ BOM แต่อาจถูกกว่าที่จะจ่ายวิศวกรที่น่าสงสารบางคนให้ทำการบดบังตัวเลือกต่างๆ

  แหล่งจ่ายไฟหลักพันบวกเหล่านั้นต้องได้รับการจัดส่งเก็บและส่งใหม่โดยห่วงโซ่อุปทาน

  บางคนจะได้รับความนิยมมากกว่าคนอื่น ๆ จำนวนมากจะหมดในเวลาและเมื่ออยู่ในสต็อกจะใช้พื้นที่ชั้นวางจำนวนมากดังนั้นพวกเขาจะมีราคาแพงเป็นสองเท่าซึ่งจะช่วยลดความต้องการซึ่งทำให้ต้นทุนลดลง ซึ่ง ...

  การรวมกันของแรงดันไฟฟ้าทางรถไฟบางอย่างจะไม่เป็นที่นิยมจนไม่มีผู้จัดจำหน่ายรายใดที่จะสต็อกพวกเขาดังนั้นคุณต้องเสนอตามความต้องการเท่านั้น นั่นคือการผลิตที่กำหนดเองได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งหมายความว่าคุณจะต้องเรียกเก็บเงินจากลูกค้ามากกว่าค่าใช้จ่ายสำหรับพวกเขาในการสร้างมันขึ้นมาเอง

  ในที่สุดคุณก็เลิกกิจการ

  คุณสามารถลดจำนวนสินค้าเข้าสต็อคอย่างมากโดยการลดNด้านบน ด้วยตัวเลือกทางรถไฟN = 5คุณจะต้องออกแบบสร้างแจกจ่ายและจัดส่งผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันอีก 31 รายการ แต่ตอนนี้คุณพลาดตัวเลือกที่ต้องการมากมายดังนั้นคุณจึงแทบจะไม่ได้ดีไปกว่าคู่แข่งจำนวนมากของคุณซึ่งมีเพียงชุดค่าผสมรถไฟราว 1-3 ชุด แต่ค่าใช้จ่ายของคุณจะสูงกว่า

• คุณพูดคุยเกี่ยวกับการประหยัดเงินถ้าแหล่งจ่ายไฟภายนอกมีรางที่จำเป็น แต่คุณไม่ประหยัดเงิน เพื่อให้รางที่ต้องการคุณยังต้องมีหน่วยงานกำกับดูแล พวกเขาอาศัยอยู่ในแหล่งจ่ายไฟทันที

  หากคุณคิดว่าสิ่งนี้ไม่สำคัญให้เปรียบเทียบราคาสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเทียบกับที่ไม่มีการควบคุม หูดผนังที่ไม่มีการควบคุมทั่วไปราคาประมาณ $ 6 ในขณะที่รุ่นที่ควบคุมอาจเป็นสองเท่าหรือมากกว่า

• หากคุณวางหน่วยงานกำกับดูแลไว้ในแหล่งจ่ายไฟพวกเขาอยู่ไกลจากจุดโหลดดังนั้นคุณจึงมี IR หยดเพื่อต่อสู้ นี่อาจเป็นเรื่องใหญ่เมื่อกระแสสูงขึ้นเช่นเคยเกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำ ดีกว่าที่จะควบคุมใกล้กับจุดโหลด

ถ้าฉันกำลังออกแบบบางสิ่งที่ต้องการรางพลังงานที่แตกต่างกันปรีชาญาณของฉันจะทำให้ฉันมีวงจรกำลังไฟฟ้าทั้งหมดจากแหล่งภายนอกหนึ่งแหล่ง

เหตุผลหลักคือมันช่วยฉันแก้ปัญหาระหว่างการออกแบบให้มีแหล่งจ่ายไฟสามหรือสี่ตัวให้อาหารต้นแบบ มีเหตุผลอื่นด้วยเช่นกัน: -

1. อาจมีปัญหาเรื่องเวลาไฟฟ้าที่ต้องควบคุมภายในผลิตภัณฑ์เป้าหมาย
2. EMC - อาจเป็นเรื่องง่ายมากที่จะออกแบบเพื่อให้เป็นไปตามกฎข้อบังคับด้วยการจ่ายไฟเข้าหนึ่งครั้ง
3. สายเคเบิลและตัวเชื่อมต่อเป็นแหล่งที่มาของความไม่น่าเชื่อถือและการมีแหล่งจ่ายไฟเดียวช่วยเพิ่มความเชื่อถือได้ในฐานะระบบทั้งหมด

อาจเป็นเรื่องง่ายกว่าที่จะหาหูดที่ผนังหูด