Łatwe dostosowanie konwerterów AC/DC do wymagań EMC

Projektanci zasilaczy AC/DC są pod stałą presją aby zmniejszyć koszty, czas projektowania i ilość zajmowanego miejsca, poprawiając jednocześnie wydajność i spełniając szereg wymagań dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). Zasilacze muszą również zachowywać wydajność w szerokim zakresie napięć wejściowych AC (a czasami również DC), pracować w szerokim zakresie temperatur a dzięki wbudowanym zabezpieczeniom przed zwarciem i przeciążeniem, zapewniać bezpieczeństwo urządzenia i użytkownika.

Projektowanie elastycznego, wielozadaniowego zasilacza to czasochłonne i trudne zadanie, które wymaga określonego zestawu umiejętności. Jednak nawet posiadanie tych umiejętności i projektowanie we własnym zakresie może znacznie wydłużyć czas wprowadzania produktu na rynek. Z drugiej strony, dostępne są gotowe moduły z określonymi specyfikacjami wydajności, jednak jeśli wymagania ulegną zmianie, projektant musi wybrać inny moduł.

Aby rozwiązać ten problem, projektanci mogą używać konwerterów AC/DC montowanych bezpośrednio na płytce, spełniających podstawowe wymagania prawne, dotyczące wymiarów i wydajności, jednocześnie umożliwiając dostosowanie do zmieniających się wymagań.

W tym artykule omówiono problemy związane z projektowaniem zasilaczy dla urządzeń o małej mocy. Następnie przedstawia małe konwertery AC/DC firmy Mornsun i pokazuje, jak można je łatwo dostosować do różnych zastosowań. Pokazuje, w jaki sposób, poprzez optymalizacje, projektanci mogą projektować wielozadaniowe przetwornice AC/DC, które minimalizują koszty, maksymalizują wydajność i redukują rozmiar układu, a wszystko to przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa użytkownika i urządzenia oraz zapewnieniu określonych poziomów odporności na EMC.

Wymagania projektowe dla zasilaczy małej mocy

Wymagania EMC, zarówno pod względem emisji zakłóceń elektromagnetycznych (EMI), jak i podatności na zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne (EMS), obejmują zakres od minimalnego filtrowania (aplikacje konsumenckie) po systemy przemysłowe i układy pracujące na zewnątrz, które muszą spełniać wymogi normy CISPR32/EN55032 w klasie B dla EMI (emisje) a dla EMS wymogi IEC /EN61000 na poziomie 4 (Tabela 1). Ponadto, te przetwornice AC/DC muszą spełniać normy sprawności na poziomie 6, działać w szerokim zakresie temperatur, mieć zabezpieczenie przed zwarciem i przetężeniem, a także być kompaktowe i tanie.

Tabela 1: Dzięki dodaniu elementów peryferyjnych przetwornice AC/DC firmy Mornsun można dostosować do różnorodnych wymagań aplikacji dotyczących emisji i odporności. (Źródło: Mornsun)

Zaprojektowanie lub wybór zasilacza dla każdej aplikacji i jej specyficznego zestawu wymagań wiąże się z nakładami czasu zużytego na projektowanie, kosztami i odpowiedniego zarządzania zapasami. Bardziej oszczędną pod względem kosztów i zasobów drogą jest użycie standardowego modułu zasilacza, który mieści się w zakresie wydajności dla szerokiej gamy aplikacji i który można łatwo zoptymalizować pod kątem specyfiki każdej aplikacji docelowej.

Dostosowywanie do wielu aplikacji

Aby móc skorzystać z takiego rozwiązania, projektanci mogą sięgnąć po serię LS-R3 konwerterów AC/DC do montażu na PCB firmy Mornsun, które spełniają szereg wymagań EMI i EMS. Podstawowa płyta główna jest dostępna z mocą wyjściową od 3 do 10 watów i ma wymiary 28 x 14,73 x 11 mm, czyli o 43% mniej niż inne konwertery o porównywalnej mocy (Rysunek 1).

Rysunek 1: Przetwornice AC/DC serii LS-R3 to wysoce niezawodne układy typu flyback zaprojektowane tak, aby można je było dostosować do różnych poziomów EMI/EMS. (Źródło: Mornsun)

Moduł można łatwo dostosować do różnych specyfikacji EMI/EMS, aż do poziomu klasy B według CISPR32/EN55032 dla EMI oraz do poziomu 4 dla EMS wg IEC/EN61000-4-4 ±4. Optymalizując poziomy EMI/EMS, projektanci mogą tworzyć wieloaplikacyjne konwertery AC/DC, które minimalizują koszty i rozmiar rozwiązania.

Seria LS-R3 posiada aprobatę bezpieczeństwa IEC/EN/UL62368 i spełnia normy wydajności poziomu 6, posiada zabezpieczenie przeciwzwarciowe i nadprądowe oraz szeroki zakres temperatur pracy od -40°C do +85°C.

Dostosowywanie do konkretnej aplikacji zaczyna się od podstawowych wymogów w zakresie zabezpieczeń topnikowych i filtrów. Chociaż seria LS-R3 ma zakres wejściowy od 85 do 305V AC (lub 70 do 430V DC), poszczególne aplikacje działają z określonymi napięciami sieci, takimi jak 110, 230 lub 277V AC, które wymagają odpowiednich wartości bezpieczników (Tabela 2). Na przykład model LS05-13B12R3, który ma wyjście 12V DC przy 420 miliamperach (mA), może używać bezpiecznika 36911000000 firmy Littelfuse w urządzeniach dysponujących wejściami 277V AC.

Tabela 2: Seria LS-R3 ma zakres wejściowy od 85 do 305V AC. Wybór bezpiecznika opiera się na rzeczywistym napięciu sieci, w której będzie używany konwerter mocy. (Źródło: Mornsun)