Alcuni ambienti sono relativamente favorevoli, mentre altri possono essere più ostili ed estremi (temperature di esercizio elevate, altitudine, ecc.). Sia il raffreddamento attivo che quello ad aria richiedono una ventola, che necessita di spazio proprio nel sistema, aumentandone il peso e il consumo energetico, generando rumore e rappresentando un ulteriore, e frequente, punto di guasto. In molti casi, il raffreddamento passivo per conduzione e convezione è preferibile, unitamente all'aggiunta di un dissipatore di calore.
Oltre alle esigenze comuni di un alimentatore (efficienza, affidabilità, ecc.), ogni mercato ha requisiti specifici per questi dispositivi, come ad esempio:
• Applicazioni di comunicazione come le stazioni base 5G che richiedono elevata efficienza e affidabilità per consentire un funzionamento continuo
• Applicazioni industriali come le stampanti industriali che necessitano di un ampio intervallo di tensione di ingresso e di uscita
• Sistemi di accumulo di energia che richiedono un'elevata efficienza per un funzionamento a lungo termine nel modo più economico possibile
• Applicazioni di difesa che richiedono certificazioni appropriate per soddisfare i loro rigorosi standard
• Applicazioni robotiche che richiedono componenti piccoli, leggeri, raffreddati passivamente con elevata stabilità e molteplici opzioni di tensione di uscita per soddisfare le esigenze di attuatori, motori o sistemi di controllo
• Applicazioni automatizzate che richiedono un ampio intervallo di tensione di ingresso per facilitare l'implementazione in diversi paesi, con un ampio intervallo di tensione di uscita per alimentare una vasta gamma di apparecchiature.
In molti casi, i progettisti devono utilizzare più alimentatori in parallelo per aumentare la capacità complessiva del sistema. Tuttavia, non tutti gli alimentatori supportano la stessa capacità e l'utilizzo di uno che non è in grado di gestire il carico richiesto può portare a guasti del sistema e danni a tutte le apparecchiature.
I responsabili non tecnici e il personale di vendita spesso pensano che si tratti semplicemente di sostituire un alimentatore con un altro di un produttore diverso con specifiche simili, ma non è sempre così. Ogni alimentatore ha caratteristiche uniche e i progettisti di sistemi devono imparare a conoscerle, preferendo spesso utilizzare la stessa famiglia di alimentatori per tutte le apparecchiature. Allo stesso tempo, i produttori preferiscono ridurre le scorte, obiettivo che può essere raggiunto utilizzando un alimentatore base configurabile per soddisfare i requisiti di diverse applicazioni. L'alimentatore
P-DUKE TBF500
è il risultato dell'impegno di P-DUKE nella ricerca, sviluppo e produzione di prodotti per la conversione di potenza ad alte prestazioni. Per questo motivo, l'azienda offre una vasta gamma di convertitori, alimentatori e soluzioni di conversione energetica per i mercati che richiedono la massima qualità del prodotto e il rispetto di tutti i requisiti. OLFER Electronics si occupa della distribuzione di tutti i prodotti P-DUKE in Spagna e Portogallo.
La serie di alimentatori P-DUKE TBF500 offre un intervallo di tensione di ingresso universale (85-264 V CA) e diverse tensioni di uscita: 12, 15, 24, 28, 48 e 54 V CC. Tutti i prodotti di questa serie offrono un basso consumo energetico a vuoto (0,6 W) e supportano carichi fino a 500 W con un'efficienza del 93%.
Caratterizzati da un isolamento rinforzato a 3000 V CA, i dispositivi TBF500 sono racchiusi in un involucro sigillato contenente componenti semiconduttori attivi con una piastra di base in alluminio termicamente conduttiva integrata (Figura 1).
Figura 1: Il TBF500 è racchiuso in un involucro sigillato.
Oltre a una garanzia di 3 anni, la serie TBF500 è conforme agli standard RoHS, REACH e IEC/UL/EN 62368-1. L'implementazione prevede l'utilizzo di componenti aggiuntivi, tra cui un varistore a ossido di metallo (MOV) che funge da fusibile, resistori, condensatori e induttori per soddisfare i requisiti di compatibilità elettromagnetica (EMC), condensatori di accumulo e altri componenti per fornire il filtraggio in uscita (Figura 2).
Figura 2: Alcuni dei componenti aggiuntivi richiesti in una tipica implementazione del TBF500.
Quando l'alimentatore TBF500 viene implementato come mostrato nell'illustrazione, offre protezione da sovracorrente (OPC), protezione da sovratensione (OVP), protezione da sovratemperatura (OTP) e protezione da cortocircuito (SCP).
Ad esempio, se non mitigati, i transienti di sovratensione possono danneggiare l'alimentatore e le apparecchiature, esponendo gli utenti a potenziali pericoli. Lo standard di sicurezza ISO/IEC 60664-1(2007) descrive diverse categorie di sovratensione (OVC) che riguardano i livelli di sovratensione transitoria provenienti da fonti come fulmini o fonti di alimentazione instabili. OVC I è la più bassa di queste categorie di sovratensione. Gli alimentatori TBF500 soddisfano pienamente i requisiti OVC III.
Gli ingressi -Sense e +Sense nella Figura 2 consentono all'alimentatore TBF500 di rilevare la tensione di carico e di regolare automaticamente la sua uscita per compensare eventuali cadute di tensione causate dalla resistenza del cablaggio.
Per i sistemi che richiedono più di 500 W, gli alimentatori TBF500 supportano una funzione di distribuzione della corrente (CSF), che consente di collegare più unità in parallelo.
Opzioni di installazione (incluso XTBF500)
: Per aiutare i produttori di elettronica a ridurre al minimo le scorte e a soddisfare le esigenze del mercato e delle diverse applicazioni, gli alimentatori TBF500 supportano una varietà di opzioni di installazione, come il collegamento diretto alla scheda madre principale (PCB) del sistema. In questo caso, il TBF500 può essere raffreddato per convezione e irraggiamento tramite un dissipatore di calore montato sulla sua piastra in alluminio, eventualmente integrato da un raffreddamento ad aria forzata. Questa opzione è visibile nella Figura 3.
Figura 3: Montaggio sulla PCB principale con raffreddamento a convezione.
In questo scenario, i componenti esterni menzionati nella sezione precedente possono essere integrati nel sistema della scheda madre principale.
Uno scenario alternativo prevede il montaggio del TBF500 direttamente sullo chassis. In questo caso, il raffreddamento avverrebbe per convezione attraverso una piastra di alluminio integrata nella parte posteriore dell'alimentatore (Figura 4).
Figura 4: Montaggio al telaio del sistema con raffreddamento a conduzione.
Anche in questo caso, i componenti esterni aggiuntivi verrebbero collegati alla scheda madre principale del sistema.
Un'altra alternativa è l'alimentatore standalone XTBF500. In questo caso, l'alimentatore TBF500 è fissato tramite la sua piastra di alluminio a una base di alluminio più grande, nonché a una scheda a circuito stampato contenente tutti i componenti aggiuntivi menzionati nella sezione precedente (Figura 5).
Figura 5: L'XTBF500 combina il TBF500 con una scheda a circuito stampato.
L'alimentatore XTBF500 è stato progettato in un formato a contenitore chiuso, ma è disponibile anche un'opzione a contenitore aperto, come mostrato in Figura 5. Inoltre, un formato a contenitore aperto offre il vantaggio di una migliore dissipazione del calore per una più facile riparazione o sostituzione. Tuttavia, il formato a contenitore chiuso offre protezione impedendo l'accesso alla scheda madre, prevenendo così la possibilità di scosse elettriche.
Come illustrato nella Figura 6, il PCB in alluminio del TBF500 si collega alla base in alluminio dell'XTBF500, che a sua volta può essere montata nello chassis del sistema, garantendo una maggiore capacità di raffreddamento.
Figura 6: L'XTBF500 offre una maggiore capacità di raffreddamento
Esempi di mercati e applicazioni per gli alimentatori P-DUKE:
Le famiglie di alimentatori TBF500 e XTBF500 sono compatibili con un'ampia gamma di mercati e applicazioni. Alcuni esempi sono riassunti di seguito:
Comunicazioni (ad es. stazioni base 5G)
• Potenza di uscita di 500 W: fornisce la potenza elevata e stabile necessaria per il funzionamento continuo.
• Efficienza fino al 93%: riduce la perdita di potenza e i costi operativi.
• Ampio intervallo di ingresso (85-64 V CA)
• Funzionalità di protezione complete e progettato per il funzionamento ad alta quota. Garantisce affidabilità in ambienti difficili.
• Garanzia del prodotto di 3 anni: aumenta l'affidabilità del sistema.
Applicazioni industriali (ad es. stampanti industriali)
• Diverse tensioni di uscita (12, 15, 24, 28, 48, 54 V CC)
• Elevata efficienza: riduce i costi operativi e migliora la stabilità del sistema.
• Funzione di distribuzione della corrente e uscita di tensione stabile: garantisce stabilità ed espandibilità.
• Filtri conformi agli standard EMC: offrono una robusta resistenza alle interferenze elettromagnetiche (EMI).
• Funzionalità di protezione complete: include protezione da sovratensione e cortocircuito per la sicurezza del sistema.
Sistemi di accumulo di energia (ESS)
• Efficienza fino al 93%: offre vantaggi in termini di risparmio energetico, rendendo il funzionamento a lungo termine più economico.
• Capacità di distribuzione della corrente e funzionamento in parallelo.
• Diverse opzioni di tensione di uscita: si adatta ai diversi requisiti dei sistemi ESS (ad es. 48 V, 54 V).
• Elevata affidabilità e funzionamento stabile in ambienti difficili.
Difesa
• Certificato IEC/UL/EN 62368-1: soddisfa i rigorosi standard di sicurezza della difesa.
• Elevata efficienza e protezioni multiple: aumenta l'affidabilità del sistema.
• Progettato per il funzionamento ad alta quota. Garantisce l'affidabilità in ambienti difficili.
• Eccellente compatibilità EMI: offre prestazioni di resistenza EMI superiori.
Robotica
• Uscita ad alta stabilità e diverse opzioni di tensione di uscita: soddisfano le esigenze dei sistemi di controllo robotici.
• Elevata efficienza: garantisce una risposta rapida e un consumo energetico ridotto.
• Meccanismi di protezione sufficienti: garantiscono l'affidabilità per il funzionamento a lungo termine.
• Conformità EMC: la resistenza EMI garantisce la precisione operativa.
Automazione industriale
• Potenza di uscita di 500 W e tensioni di uscita multiple: compatibile con diverse apparecchiature di automazione.
• Elevata efficienza (93%): riduce le perdite di energia e supporta il funzionamento a lungo termine.
• Circuiti periferici integrati: semplificano i processi di progettazione e implementazione.
• Adattabilità ad ambienti difficili e protezioni multiple: migliorano la stabilità e l'affidabilità del sistema.
