Mornsun Power - przetwornice mocy, zasilanie

Rozwiązania zasilania dla sterownika inteligentnego domu

Z rosnącym standardem życia, ludzie stawiają nowe wymagania w temacie ochrony, inteligencji, komfortu, wyglądu i rozrywki w segmencie mieszkaniowym. Inteligentny dom jest jednym z rozwiązań spełniającym ww. wymagania. Jest to jedyny taki rodzaj domu, który łączy wysoką efektywność zarządzania z funkcjonalnością oraz bezpieczeństwem. Wzorowany na zwykłym domu, inteligentny odpowiednik łączy urządzenia należące do mieszkańców przez technologie: struktury okablowania, komunikację internetową, systemy dostępu, automatykę i audio&video w celu poprawy jakości życia i zaoszczędzenia energii w tym samym czasie. System zasilania jest rdzeniem tych wszystkich funkcjonalności i fundamentem w celu zapewnienia dla każdego systemu sterowania odpowiedniej jakości działania.

Inteligentny budynek składa się ze świateł, systemu sterowania gniazdkami, systemem sterowania muzyką, elektronicznym sterowaniem zamków drzwi, rolet, systemem audio-video, systemem ochrony, strukturą okablowania itd. Ze względu na kompaktowość budynków mieszkalnych, sterowniki tych systemów muszą mieć charakter ogólny – niewielki rozmiar, tak mały jak wielkość gniazdek. Dlatego też, zasilacze tych kontrolerów również powinny być odpowiednio małe w celu zapewniania wymagań dot. wyglądu sterownika. Co więcej, będzie bardziej praktycznym jeśli wygląd tych sterowników i paneli będzie komponował się lub będzie częścią stylistyki udekorowania domu. Pośród tradycyjnych rozwiązań projektowych zasilaczy dla części sterowania, najbardziej powszechnym są: przetwornice RC step-down i przemysłowe transformatorowe przetwornice częstotliwości step-down. Zostaną omówione cechy obu tych rozwiązań.

Ilustracja przedstawiająca obwód RC step-down sterowania panelem jest pokazana na rys. 1 (poniżej). Zasilanie jest połączone ze sterownikiem głównym, izolatorem sygnałów i obwodem wyświetlacza. Na poniższym rozwiązaniu można zauważyć na wejściu obwód przeciwprzepięciowy, który zapewnia stabilność i niezawodność obwodu zasilania, a zaraz za nim RC step-down obniżający napięcie do odpowiedniego poziomu, używając w końcu LDO do regulacji napięcia w celu zasilenia MCU. Ochrona nadprądowa wyjścia chroni obciążenie znajdujące się po stronie MCU podczas wadliwej pracy zasilacza. Zaletami takiego rozwiązania są niskie koszty i mały obszar zajmowany na PCB, które są jednym z wymagań inteligentnych domów. Wadami są: 1) niska skuteczność, 2) wąski zakres napięć wejściowych, 3) wartość obciążenia jest trudna do przewidzenia. Największą wadą jest brak izolacji pomiędzy wejściem i wyjściem, co może łatwo doprowadzić do porażenia, które może spowodować uszkodzenia i narazić na niebezpieczeństwo osoby.

Rozwiązania zasilania dla sterownika inteligentnego domu - rys. 1

Ilustracja obwodu przemysłowego transformatora częstotliwości step-down została przedstawiona na rys. 2 (poniżej). Wejście i wyjście obwodu jest takie samo jak w przypadku RC step-down, ponieważ oba układy muszą posiadać ochronę przeciw przepięciową i ochronę obciążenia. Zasadniczą różnicą jest to, że zasilanie jest konwertowane przez transformator. Zasilając napięciem AC z częstotliwością 50Hz transformator obniża napięcie na wyjściu, a następnie używając prostownika i filtru, obwód obciążenia i LDO zostają wyregulowane. Przewagą takiego rozwiązania są: 1) łatwość testów, 2) prostota struktury, 3) bezpieczeństwo pracy przy rozszerzaniu/ulepszaniu układu, gdyż we/wy transformatora są izolowane i 4) niższe koszty. Wady tego rozwiązania: 1) ograniczenie zakresu wejścia 2) masywny rozmiar i niska efektywność, która staje w przeciw wadze do wymagań inteligentnych domów w kompaktowości rozmiarów i oszczędzania energii.

Rozwiązania zasilania dla sterownika inteligentnego domu - rys. 2

Ilustracja przetwornicy zasilającej została pokazana na rys. poniżej. Wzorując się na specyfikacji przetwornicy, można regulować wyjście razem z ochroną przeciążeniową, zwarciową itd. Przetwornica posiada cechy prostego obwody peryferyjnego, o wysokiej sprawności i ochronie. Jako że jest ona sterowana wysoką częstotliwością, wewnętrzny transformator może być małych rozmiarów, co sprawia, że cała przetwornica może być małych, kompaktowych rozmiarów, tym samym rozwiązanie to jest bez głównych wad dwóch wyżej przedstawionych rozwiązań.

Rozwiązania zasilania dla sterownika inteligentnego domu - rys. 3

Typowa przetwornica dla inteligentnych domów:

Seria LS – efektywny zasilacz ze zminiaturyzowanym układem firmy Mornsun. Cechy tej serii produktów: szeroki zakres napięć wejściowych, DC i AC opcjonalnie, wysoka sprawność, wysoka niezawodność, niskie zużycie energii, izolacja zabezpieczająca itp.
Wszystkie modele szczególnie nadają się do zastosowań przemysłowych , zasilania elektrycznego, oprzyrządowania różnego typu, inteligentnych budynków itd.

Cechy:
1. Szeroki zakres napięcia we. : 100 ~ 400VDC (85 ~ 264VAC)
2. Ochrona nadprądowa I zwarciowa
3. Wysoka sprawność, duże gęstość mocy
4. Niski pobór mocy
5. Zminiaturyzowane wykonanie
6. Spełnia standardy UL60950/EN60950

Podstawowa zasada pracy:

Zdjęcie produktu na rys. poniżej. Kiedy jest włączone, napięcie wejściowe przechodzi przez pin1 i pin3 i dochodzi do transformatora po wyprostowaniu i filtracji; pod kontrolą wysokonapięciowego przełącznika i sterownika, energia jest przepompowywana z głównego do podrzędnego układu, a następnie zamienia się ją do pożądanej wartości napięcia po prostowaniu i filtracji. Kiedy występuje niestandardowa sytuacja po stronie obciążenia, taka jak: pojawienie się na wyjściu prądu powyżej wartości maks. lub zwarcia - sterownik odłączy wyjście. Wyjście samoczynnie załączy zasilanie kiedy zwarcie lub przeciążenie zniknie.