Učinkovitost pretvorbe adaptera za napajanje
Adapter napajanja je u biti integrirani transformator sastavljen od transformatora, AC/DC pretvarača i odgovarajućih krugova za stabilizaciju napona. Jednostavno rečeno, ova integrirana jedinica sadrži dvije glavne komponente: transformator i pretvarač struje. Obje ove komponente inherentno troše električnu energiju, a njihovi povezani stabilizacijski krugovi nisu iznimka. Stoga je i adapter za napajanje sam-uređaj koji troši energiju.
Ulazna energija u napajanje ne može se 100% pretvoriti u korisnu energiju za različite komponente unutar glavnog uređaja. Ovo je pitanje učinkovitosti pretvorbe o kojem danas raspravljamo.
Učinkovitost pretvorbe kritični je pokazatelj za adaptere za napajanje. Visoka učinkovitost znači da sam adapter ima manje gubitke, što dovodi do veće uštede energije. Učinkovitost pretvorbe adaptera za napajanje definirana je kao ukupna izlazna snaga podijeljena s ukupnom ulaznom snagom: Učinkovitost napajanja η=Po / Pi. U ovoj formuli Po predstavlja izlaznu snagu, a Pi predstavlja ulaznu snagu.
Mora se razmotriti odnos između učinkovitosti pretvorbe adaptera za napajanje i porasta njegove temperature. Budući da adapter interno gubi određenu količinu energije, njegova učinkovitost pretvorbe ne može biti 100%. Snaga koju troši adapter manifestira se kao toplina. Razina proizvedene topline prvenstveno ovisi o učinkovitosti pretvorbe adaptera i njegovoj fizičkoj veličini. Pod određenim uvjetima rasipanja topline, adapter će imati određeni porast temperature-razlike između temperature kućišta i temperature okoline. Površina kućišta adaptera izravno utječe na porast temperature. Gruba procjena može se napraviti pomoću ove formule: Porast temperature=Koeficijent toplinskog otpora × Potrošnja energije bloka. U okruženjima s visokom{10}}temperaturom, adapter mora biti smanjen kako bi se smanjila njegova potrošnja energije, čime bi se smanjio porast temperature i osiguralo da unutarnje komponente ne prekorače svoja maksimalna temperaturna ograničenja. Osim ispunjavanja radnih zahtjeva elektroničkih uređaja, porast radne temperature značajno utječe na srednje vrijeme između kvarova (MTBF) adaptera kada je izlazna snaga konstantna. Visoka učinkovitost i nizak porast temperature rezultiraju duljim vijekom trajanja proizvoda, manjom veličinom i smanjenom težinom. Ova rasprava o veličini prirodno nas vodi do teme gustoće snage.
Velika većina proizvođača adaptera za napajanje koristi gustoću snage kao standard za mjerenje učinkovitosti proizvoda. Gustoća snage obično se izražava u vatima po kubnom inču (W/in³). Ako se adapter ne može koristiti unutar navedenog maksimalnog raspona temperature okoline, možda neće postići navedenu maksimalnu izlaznu snagu. Dostupna prosječna izlazna snaga je korisna gustoća snage.
Gustoća korisne snage ovisi o sljedećim čimbenicima:
■ A. Potrebna izlazna snaga.Ovo je maksimalna prosječna snaga potrebna aplikaciji.
■ B. Toplinska impedancija.Definira se kao porast temperature uzrokovan disipacijom snage, obično mjeren u stupnjevima/W.
■ C. Maksimalna radna temperatura kućišta.Sve komponente napajanja imaju određenu maksimalnu radnu temperaturu kućišta. To se odnosi na najvišu temperaturu koju unutarnji elementi komponente mogu izdržati tijekom rada. Kako bi se održala pouzdanost, rad mora ostati ispod ove temperature.
■ D. Radna temperatura okoline.Ovo se odnosi na najgori{0}}slučaj temperature okoline tijekom rada komponente. Ako komponenta napajanja stvara previše topline i ne može je dovoljno brzo raspršiti u okolni medij, može doći do kvara zbog prekoračenja zajamčene radne temperature. Stoga je odabir odgovarajućeg hladnjaka jedan od bitnih uvjeta za pouzdan rad komponente.
Glavni parametri potrebni za toplinski dizajn energetskih komponenti su sljedeći:
■ 1. Temperatura spoja radne komponente:Maksimalno dopušteno ograničenje radne temperature za uređaj, koje je naveo proizvođač ili propisano standardima proizvoda.
■ 2. Rasipanje snage komponente:Prosječna snaga u stabilnom-stanju koju troši uređaj tijekom rada, definirana kao umnožak prosječne RMS izlazne struje i prosječnog RMS pada napona.
■ 3. Rasipanje snage energetskih uređaja:odnosi se na kapacitet odvođenja topline specifične strukture za odvođenje topline.
■ 4. Toplinski otpor (R):Porast temperature po jedinici rasipanja snage kao prijenos topline između medija.
