Tuttavia, a volte è necessario un alimentatore molto particolare e specializzato. Molte aziende cercano di progettarlo da sole. Alcune ci riescono, ma molte altre incorrono in spese considerevoli e perdono tempo prezioso per la commercializzazione perché semplicemente non sanno come progettare sistemi di alimentazione stabili, affidabili, producibili in serie e in grado di funzionare per lunghi periodi. Spesso non sanno quando progettarlo internamente e quando è meglio acquistare ciò di cui si ha bisogno.
Quando acquistare:
Spesso ci viene detto di "eliminare quell'elemento da 40 dollari dal sistema di rete per ridurre i costi". Dopotutto, è solo un alimentatore e qualsiasi ingegnere junior può costruirlo, giusto? Spesso, le organizzazioni con competenze principali al di fuori dell'elettronica di potenza non dispongono della formazione, del personale o delle apparecchiature di collaudo necessari e non sono consapevoli dei problemi associati. Si tuffano a capofitto in un'area che non sono preparate ad affrontare. L'errore sta nel presumere che gli alimentatori siano componenti semplici che chiunque può progettare. Perché alcune aziende esternalizzano la produzione a fornitori EMSI? Semplicemente perché costa loro meno e possono fare un lavoro migliore rispetto a quello che si fa internamente. Tenete presente, inoltre, che i loro clienti potrebbero avere clienti più esigenti dei vostri. Qualità, affidabilità e costi sono stati migliorati nel processo produttivo e, di conseguenza, il costo complessivo può essere ridotto acquistando alimentatori preassemblati.
Quando conviene costruire
un alimentatore fai da te? A volte non si può evitare di dover costruire un alimentatore da soli. Quando ha senso farlo?
• Se non è possibile acquistare qualcosa che soddisfi le esigenze aziendali.
• Se il requisito di progettare un alimentatore personalizzato può essere gestito con semiconduttori o componenti di moduli di alimentazione on-chip facilmente reperibili, con un buon supporto da parte del personale di ingegneria applicativa e degli strumenti software di progettazione.
• Se si ha accesso alle apparecchiature di test appropriate e si possiede l'esperienza e il tempo necessari per svolgere il lavoro correttamente.
• C'è tempo per fare le cose per bene.
• Se l'acquisto di un alimentatore è effettivamente troppo costoso per l'applicazione e si intende costruire qualcosa che farà una differenza significativa.
Sebbene siano disponibili risorse eccellenti, il consiglio migliore riguardo all'utilizzo di progetti di riferimento è di non affidare la responsabilità della progettazione esclusivamente ai fornitori di componenti senza un minimo di impegno interno. Il progettista e l'azienda produttrice sono in ultima analisi responsabili del sistema o del prodotto finale. Non procedete senza aver condotto test e valutazioni sufficienti del progetto e senza esservi assicurati che funzioni correttamente nelle condizioni di tempo e temperatura specificate. Effettuate una valutazione pratica del prodotto e/o una simulazione. Non affidatevi esclusivamente al progetto di riferimento di un fornitore di semiconduttori né passate direttamente alla produzione di massa.
Indipendentemente dalla tecnologia o dalla topologia di controllo utilizzata, le aziende dovrebbero investire in formazione, strumenti di progettazione, apparecchiature di collaudo e software per convalidare il progetto e superare le aspettative dell'applicazione prevista. Sono disponibili risorse eccellenti, spesso gratuite o con un investimento minimo di tempo e risorse. I fornitori possono fornire progetti di riferimento, tabelle di valutazione e software di progettazione, spesso senza alcun costo. In molti casi, forniscono anche file Gerber che possono essere importati nel proprio sistema, pronti all'uso.
Considerazioni di progettazione se si "costruisce" un
alimentatore: Prima di costruire un alimentatore o un sistema di elettronica di potenza, è opportuno porsi alcune domande. Innanzitutto, è importante valutare il tipo di convertitore di potenza necessario. Questo determina il livello di complessità della progettazione complessiva, i rischi connessi e i requisiti normativi. Si dispone dell'attrezzatura di test adeguata? Sono necessari analizzatori di risposta in frequenza, carichi elettronici, tester di sicurezza elettrica e altre apparecchiature specializzate, che spesso non sono disponibili. Si dispone di personale esperto con le competenze appropriate per la progettazione di alimentatori? È necessario considerare il magnetismo, la progettazione di circuiti stampati, la messa a terra e le necessarie tecniche di schermatura. L'autorouter dovrà essere spento e saranno necessarie competenze di progettazione manuale. Le tecniche di separazione di sicurezza devono essere integrate nella progettazione per rispettare le normative sulle perdite.
Iniziate chiedendovi se si tratta di un circuito offline o DC-DC. È isolato o non isolato? È disponibile in commercio con prestazioni comprovate? Potrebbero essere disponibili componenti con materiali integrati. A livelli di potenza inferiori, i componenti delle aziende di semiconduttori sono ora altamente integrati; molti contengono persino l'induttore all'interno del package, formando quello che viene comunemente chiamato PSIP o modulo di alimentazione. Se il progetto richiede isolamento, avete le competenze e le attrezzature per eseguire test di sicurezza elettrica sui progetti, attenendovi alle specifiche e agli standard di sicurezza globali? Sapete come progettare il magnetismo con le autorizzazioni e i permessi richiesti dagli enti di sicurezza? Considerate le ore di funzionamento: si tratterà di un'applicazione ad alta affidabilità 24 ore su 24, 7 giorni su 7? Potrebbe essere opportuno acquistare componenti offline ad alta potenza e isolati, se è richiesta un'affidabilità comprovata fin da subito e i volumi non sono sufficienti a giustificare un progetto fai-da-te.
Ottenere le certificazioni di sicurezza è costoso e richiede molto tempo. Se il prodotto deve essere spedito a livello internazionale, necessita di un ampio intervallo di tensione di ingresso da 85 a 265 V CA 50-60 Hz e richiederà certificazioni per l'accettazione a livello mondiale. Siete preparati ai costi e ai ritardi? Avete in organico esperti di sicurezza che abbiano familiarità con i requisiti normativi e le procedure di collaudo? Considerate le interferenze elettromagnetiche (EMI-RFI). Gli alimentatori switching possono generare molto rumore, soprattutto se non sono progettati correttamente. Gli enti regolatori non tollerano né comprensivi gli alimentatori switching progettati in modo inadeguato.
Produciamo con strumenti e risorse più avanzati che mai.
Se, dopo aver considerato questi aspetti, decidete di produrre il vostro alimentatore internamente, è fortemente consigliato coinvolgere i fornitori il prima possibile, già nelle fasi di definizione, selezione e progettazione. Prima richiederete supporto e assistenza, più tempo avrete a disposizione per procedere in modo organizzato, con maggiore flessibilità e più opzioni. La flessibilità di un progetto diminuisce man mano che ci si avvicina alla fase di prototipazione e produzione.
Con le normative sull'efficienza energetica che assumono sempre più un ruolo di primo piano a livello di sistema, è fondamentale affrontare la questione dell'elettronica di potenza fin dalle prime fasi del processo. Non scegliete componenti, topologie o circuiti errati, rischiando di ritrovarvi con unità preassemblate e difettose. Nessun progetto deve essere progettato in isolamento; sono disponibili numerose risorse per aiutarvi a implementare con successo il vostro progetto nelle situazioni appropriate. Se state progettando il vostro alimentatore, la buona notizia è che il supporto è più ampio che mai. I nuovi sviluppi tecnologici, disponibili presso Mouser, includono prodotti per diversi livelli di convertitori di potenza. Sono disponibili numerose risorse per aiutarvi a implementare con successo il vostro progetto personalizzato nelle situazioni più adatte. Che stiate acquistando o costruendo, Mouser offre prodotti di oltre 450 fornitori con risorse disponibili per qualsiasi livello di potenza ed è pronta ad assistervi.
Con oltre 25 anni di esperienza nel settore dell'elettronica e dei semiconduttori, Kevin ha ricoperto posizioni di rilievo nello sviluppo di prodotti a semiconduttore presso Freescale Semiconductor, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor e Motorola Semiconductor. Kevin vanta inoltre una vasta esperienza come ingegnere progettista nel campo dell'elettronica medicale e militare.
Autore:
A cura di Kevin Parmenter, autore collaboratore, Mouser Electronics
