Почему сложно сделать зарядное устройство мощностью выше 120 Вт? Фуян рассказывает о трех препятствиях на пути к мощному источнику питания 

Инженеры-аппаратщики часто сталкиваются с таким проектным феноменом: у одного и того же поставщика блока питания все показатели образцов маломощного зарядного устройства мощностью 60 Вт хорошие. Когда проект переключается на уровни высокой мощности 200 Вт и 300 Вт, продукты продолжают испытывать такие проблемы, как резкое повышение температуры оборудования, резкое падение эффективности преобразования, отключение защиты от перегрева в условиях полной нагрузки и быстрое снижение срока службы компонентов. Мощность 120 Вт — ключевой технический рубеж для зарядных устройств. Многим производителям блоков питания, специализирующимся на малой и средней мощности, сложно плавно переступить порог высокой мощности. Их продуктам необходимо преодолеть три основных технических препятствия: рассеивание тепла, эффективность преобразования и безопасная конструкция конструкции.

Первое препятствие: конструкция рассеивания тепла, безвентиляторное решение значительно сложнее.

Если в зарядном устройстве высокой мощности для рассеивания тепла используется вентилятор, вентилятор представляет собой движущийся компонент с потерями, который вызывает шум, накопление пыли и выход из строя. Конечные заказчики промышленного оборудования, роботов и наружного оборудования обычно отдают приоритет безвентиляторным решениям со свободной конвекцией воздуха. Чем выше мощность, тем больше общее количество тепла, выделяемого внутренними потерями источника питания, который естественным образом рассеивает тепло наружу благодаря корпусу. Если толщина медной фольги на печатной плате, теплопроводящая структура корпуса и расположение компонентов немного необоснованны, во время работы с полной нагрузкой сработает защита от перегрева. В условиях длительного воздействия высоких температур основные компоненты, такие как электролитические конденсаторы, ускоряют старение, напрямую снижая среднее время безотказной работы продукта.

Второе препятствие: эффективность преобразования. Каждый 1% повышения эффективности — это накопление высокотехнологичных технологий.

Порог достижения эффективности преобразования 90% для источников питания малой и средней мощности относительно низок; Чтобы мощные продукты стабильно поддерживали диапазон 92–95 %, к топологии схемы, выбору силовых устройств, компоновке и разводке печатных плат предъявляются строгие требования. Возьмем в качестве примера зарядное устройство мощностью 300 Вт: при КПД 92% внутренние потери и тепло составляют около 26 Вт; при повышении КПД до 95% потери и тепло падают до 15Вт. Повышение эффективности напрямую снижает тепло, выделяемое всей машиной, снижает давление рассеивания тепла и облегчает соблюдение различных обязательных норм по энергоэффективности во всем мире.

Третье препятствие: нельзя нарушать правила и структуру безопасности, путь утечки и защиту двойным предохранителем.

Входные и выходные токи в условиях работы с большой мощностью значительно возросли, а стандарты безопасности повысили требования к путям утечки печатных плат и электрическим зазорам; к зарядным устройствам высокой мощности предъявляются обязательные требованияВходная и выходная защита с двойным предохранителем, чтобы обеспечить надежную защиту предохранителей при возникновении короткого замыкания. Некоторые производители не используют выходные предохранители для снижения материальных затрат, что может привести к угрозе пожарной безопасности.

Полупроводниковый GaN/SiC третьего поколения стал важным техническим путем для решения проблем мощных источников питания. Устройства из нитрида галлия и карбида кремния имеют меньшие потери на переключение и выделяют меньше тепла при тех же условиях мощности, обеспечивая более высокую плотность мощности и сохраняя высокую эффективность преобразования при уменьшении размера продукта.

Fuyang Electronics (FUYUAN/Fuyuang®), основанная в 2005 году, является национальным высокотехнологичным специализированным и специальным новым предприятием провинции Гуандун. Покрытие мощности продукта60Вт-10КВт, в общей сложности разработано более 3000 моделей с упором на мощные треки мощностью 120 Вт-10 кВт; он имеет развитую линейку продуктов GaN/SiC, охватывающую уровни мощности 120 Вт, 240 Вт и 330 Вт, с эффективностью преобразования до 95% и поддерживает безвентиляторное рассеивание тепла с помощью свободной воздушной конвекции; он имеет двухканальный независимый выход мощностью 160 Вт, четырехканальный независимый выход мощностью 1000 Вт; Среднее время наработки на отказ продукта ≥30 000 часов, все продукты перед отправкой с завода проходят 4-8-часовое испытание на старение при полной нагрузке и проходят 100% полную проверку перед отправкой с завода. Продукт адаптируется к потребностям высокомощной зарядки B-конца, таким как встроенные роботы, экономичность на малых высотах, накопление энергии и электроинструменты.

Часто задаваемые вопросы

Ф: В чем разница между раствором GaN и традиционным кремниевым раствором?

Вопрос: Нитрид галлия GaN — это полупроводник третьего поколения с меньшими потерями переключения и меньшим выделением тепла при той же мощности. Он может обеспечить более высокую плотность мощности и меньший размер; стоимость материала выше, чем у традиционных кремниевых устройств. Традиционные источники питания на основе кремния имеют лучшие экономические показатели и подходят для проектов, не имеющих строгих ограничений по объему выпускаемой продукции.

Ф: Почему многие клиенты B-конца предпочитают безвентиляторные конструкции для мощных зарядных устройств?

Вопрос: Вентилятор — это движущаяся часть, которая подвержена износу, что может вызвать проблемы с шумом и накоплением пыли. Как только вентилятор выйдет из строя, рассеивание тепла всей машины напрямую прекратится. Безвентиляторная система опирается на естественное рассеивание тепла корпусом, чтобы уменьшить количество точек отказа, и подходит для долгосрочных сценариев эксплуатации без присмотра в промышленности и на открытом воздухе.

Ф: Что означает повышение эффективности с 92% до 95% для терминального оборудования?

Вопрос: При той же выходной мощности внутренние потери и выделение тепла значительно уменьшаются, что снижает расчетное давление рассеивания тепла всей машины, замедляет старение компонентов, повышает надежность и срок службы всей машины, а также облегчает выполнение требований глобальных обязательных правил энергоэффективности.

Для мощных зарядных устройств мощностью более 120 Вт три основных параметра: рассеивание тепла, эффективность преобразования и структура безопасности совместно определяют долгосрочную эксплуатационную надежность продукта.