Eficiența conversiei adaptorului de alimentare
Un adaptor de alimentare este în esență un transformator integrat compus dintr-un transformator, un convertor AC/DC și circuite de stabilizare a tensiunii corespunzătoare. În termeni simpli, această unitate integrată conține două componente principale: transformatorul și convertorul de curent. Ambele componente consumă în mod inerent energie electrică, iar circuitele lor de stabilizare afiliate nu fac excepție. Prin urmare, adaptorul de alimentare în sine este, de asemenea, un dispozitiv-consumator de energie.
Energia introdusă în sursa de alimentare nu poate fi convertită 100% în energie utilizabilă pentru diferitele componente din dispozitivul gazdă. Aceasta este problema eficienței conversiei pe care o discutăm astăzi.
Eficiența conversiei este un indicator critic pentru adaptoarele de alimentare. Eficiența ridicată înseamnă că adaptorul în sine suferă pierderi mai mici, ceea ce duce la economii mai mari de energie. Eficiența de conversie a unui adaptor de alimentare este definită ca puterea totală de ieșire împărțită la puterea totală de intrare: Eficiență energetică η=Po / Pi. În această formulă, Po reprezintă puterea de ieșire, iar Pi reprezintă puterea de intrare.
Relația dintre eficiența de conversie a unui adaptor de alimentare și creșterea temperaturii acestuia trebuie abordată. Deoarece adaptorul pierde intern o anumită cantitate de putere, eficiența sa de conversie nu poate fi de 100%. Puterea consumată de adaptor se manifestă sub formă de căldură. Nivelul de căldură generat depinde în primul rând de eficiența de conversie a adaptorului și de dimensiunea fizică a acestuia. În anumite condiții de disipare a căldurii, adaptorul va avea o creștere specifică a temperaturii-diferența dintre temperatura carcasei sale și temperatura ambiantă. Suprafața carcasei adaptorului afectează direct această creștere a temperaturii. O estimare aproximativă poate fi făcută folosind această formulă: Creștere de temperatură=Coeficient de rezistență termică × Consumul de energie bloc. În medii cu temperatură ridicată, adaptorul trebuie redus pentru a-și reduce consumul de energie, scăzând astfel creșterea temperaturii și asigurându-se că componentele interne nu depășesc limitele lor maxime de temperatură. Pe lângă îndeplinirea cerințelor operaționale ale dispozitivelor electronice, creșterea temperaturii de funcționare are un impact semnificativ asupra timpului mediu între defecțiuni (MTBF) al adaptorului atunci când puterea de ieșire este constantă. Eficiența ridicată și creșterea scăzută a temperaturii au ca rezultat o durată de viață mai lungă a produsului, dimensiuni mai mici și greutate redusă. Această discuție despre mărime ne conduce în mod natural la subiectul densității puterii.
Marea majoritate a producătorilor de adaptoare de alimentare utilizează densitatea puterii ca standard pentru a măsura eficacitatea produsului. Densitatea de putere este de obicei exprimată în wați pe inch cub (W/in³). Dacă adaptorul nu poate fi utilizat în intervalul maxim specificat de temperatură ambientală, este posibil să nu atingă puterea maximă de ieșire menționată. Puterea medie de ieșire disponibilă este densitatea de putere utilizabilă.
Densitatea de putere utilizabilă depinde de următorii factori:
■ A. Puterea de ieșire necesară.Aceasta este puterea medie maximă cerută de aplicație.
■ B. Impedanta termica.Definit ca creșterea temperaturii cauzată de disiparea puterii, măsurată de obicei în grad /W.
■ C. Temperatura maximă de funcţionare a carcasei.Toate componentele de putere au o temperatură maximă de funcționare specificată a carcasei. Aceasta se referă la cea mai mare temperatură pe care o pot rezista elementele interne ale componentei în timpul funcționării. Pentru a menține fiabilitatea, funcționarea trebuie să rămână sub această temperatură.
■ D. Temperatura ambiantă de funcţionare.Aceasta se referă la cel mai rău caz de temperatură de mediu-în timpul funcționării componentei. Dacă o componentă de putere generează prea multă căldură și nu o poate disipa suficient de repede în mediul înconjurător, poate eșua din cauza depășirii temperaturii de funcționare garantate. Prin urmare, selectarea unui radiator adecvat este una dintre condițiile esențiale pentru funcționarea fiabilă a componentelor.
Principalii parametri necesari pentru proiectarea termică a componentelor de putere sunt următorii:
■ 1. Temperatura joncțiunii de funcționare a componentei:Limita maximă admisă de temperatură de funcționare pentru dispozitiv, furnizată de producător sau impusă de standardele de produs.
■ 2. Disiparea puterii componentelor:Puterea medie în stare permanentă-consumată de dispozitiv în timpul funcționării, definită ca produsul dintre curentul mediu de ieșire RMS și căderea medie de tensiune RMS.
■ 3. Disiparea puterii dispozitivelor de putere:se referă la capacitatea de disipare a căldurii a unei structuri specifice de disipare a căldurii.
■ 4. Rezistenta termica (R):Creșterea temperaturii pe unitatea de putere disipată pe măsură ce se transferă căldură între medii.
