AC/DC zdroje s obvody MinE-CAP™. Na cestě z pekla ven

S velikostmi se potýkáme v jednom kuse. Věci mohou být jednou příliš malé a jindy zase nevíme, kam s nimi. V oblasti síťových zdrojů napájení jdou navíc některé požadavky přímo proti sobě. Je vůbec možné, abychom kýžených výstupů dosahovali i s minimalistickými návrhy? Ve společnosti Power Integrations souhlasně přikyvují. Mají totiž obvody, které si s největšími „žrouty“ místa dokážou poradit.

Trafo nechte, zmenšete kapacity

Jak efektivně vykazovat ještě menší fyzické rozměry AC/DC měničů zapojených do sítě, ukázal výrobce již na podzim [1]. Představil totiž integrované obvody rodiny MinE-CAP™, které se uplatní právě ve zmiňovaných zdrojích s vysokou hustotou výkonu a univerzálním vstupem k tomu. Ne, že by se o něco podobného nepokoušeli i jiní. Pokud ale začneme porovnávat výsledky s tradičními přístupy, které se třeba u malých 65wattových nabíječek vydávají cestou vyšších spínacích kmitočtů, a tudíž i menších transformátorů, zjistíme, že díky prvkům MinE-CAP™ z pohledu celkových rozměrů nakonec dosáhneme stejných, ne-li ještě větších úspor. A nejen to. V Power Integrations ukazují, že tím zároveň předcházíme komplikacím spojovaným se složitější filtrací rušení (EMI) nebo též rostoucím ztrátám, třeba na trafech a dalších pomocných obvodech.

Požadované změny se proto budou odvíjet spíše od objemných, vstupních elektrolytických kondenzátorů na vyšší napětí, jejichž velikost zde dokážeme zásadní měrou snižovat, aniž bychom u toho ohrožovali dosahované zvlnění na výstupu nebo provozní účinnost, příp. museli přepracovat návrh transformátoru. Ve světě kompaktně řešených adaptérů a nabíječek zabírají nemalou část objemu zdroje právě zmiňované kapacity, které tím vývojářům logicky svazují ruce – zvláště, mají-li ve svém návrhu dosahovat minimálních tlouštěk. Co kdyby se ale dalo využít přímé úměry mezi jmenovitým napětím kondenzátoru a jeho výslednými proporcemi v náš prospěch?

Obr. 1 Nabíjení chytrých telefonů, elektrické spotřebiče, ruční nářadí, osvětlení či technika pro nasazení ve světě automobilů – zde všude mají své místo AC/DC zdroje, které mohou být díky novým obvodům MinE-CAP™ a jejich kapacitám výrazně menší; fotografie: Business Wire [1]

Pro vstupy od 90 do 350 V_AC

V praktickém zapojení s obvody MinE-CAP™ (MIN1072M) v pouzdrech typu MinSOP-16A, doplněnými prvky další firemní rodiny InnoSwitch™, pracujeme s uspořádáním, ve kterém je malá vysokonapěťová kapacita CHV, obvykle na 400 V, využívána společně s dalším kondenzátorem CLV, tentokrát již ale na nižší napětí – typicky 160 V. Jak vyplývá ze zjednodušeného schématu na obr. 2, posledně zmiňované úložiště energie máme zapojeno do série se spínacím tranzistorem aktivního prvku, kde také dochází k požadovanému snižování velikosti kondenzátorů, protože velké procento vstupní kapacity bude spíše než na 400 V, jak tomu rovněž bývá v případě klasických měničů s univerzálním vstupem, navrženo právě na nižších 160 V.

Obr. 2 Typické zapojení síťového adaptéru využije prvků rodin MinE-CAP™ a InnoSwitch™ [2]

Doporučovaný rozsah velkostí CHV a CLV pro dosažení požadované, celkové vstupní kapacity máme s přihlédnutím k danému výstupnímu výkonu zachycený na obr. 3. V obou případech se jedná o elektrolyty, přičemž CHV smí být i v keramickém provedení.

Obr. 3 Rozsahy typických hodnot součástek s ohledem na optimální úsporu místa a také požadovanou činnost měniče [2]