Снага иза топлоте: Усклађивање напајања са 5В кертриџ грејачима

Инжењер бира високо-квалитетни 5В једно-грејач са једном главом који може да издржи 40 В, прецизно га инсталира и повезује на обичан УСБ зидни пуњач. Исход је незадовољавајући; систем има проблема да постигне одговарајућу температуру. Људи обично криве грејач, али прави проблем је генерално премало или неодговарајуће напајање које се налази тихо узводно.

У ниско-напонским, високострујним-системима једносмерне струје, извор напајања и грејач су веома близу један другом и не могу да се мењају, у складу са основним електричним правилима. Да бисте покренули грејач од 40В на 5В, потребна вам је стабилна струја од 8 А (И=П/В). Већина УСБ-А пуњача може да се пуни само на 2,4 А или мање. Чак и тренутни УСБ-Ц Повер Деливери (ПД) пуњачи могу да испоруче више од основних нивоа од 5В/3А (15В) само ако су подешени за то. Само повезивање грејача на порт који није договорен ће прекинути његово напајање.

Шта се дешава када је понуда премала

Ако извор напајања не може да задовољи потражњу, систем се поквари на један од два начина:

Ограничавање/искључивање струје: „Паметно“ напајање са заштитом од преко-струјне струје ће ограничити или смањити снагу, спречавајући грејач да достигне радну тачку.

Пад напона: Јефтино, нерегулисано напајање ће изгубити излазни напон када је под оптерећењем. Ако грејач добије само 4,0 В уместо 5,0 В, његова излазна снага пада на око 64% ​​од онога што би требало да буде (П ∝ В²). Грејач за који људи мисле да је "слаб" је заправо онај који нема довољно снаге.

Важан талас "хладног старта".

Улетна струја, често позната као удар "хладног старта", је проблем који се често занемарује. Жица која је отпорна (обично НиЦр) има позитиван температурни коефицијент (ПТЦ). Када је хладно, његов отпор може бити само 1/10 до 1/20 онога што је када је вруће. Дакле, када је напајање укључено, први скок струје може бити 10 до 20 пута већи од струје-стабилног стања. Грејачу од 8А може за кратко време требати 80 до 160А.

Напајање мора да буде довољно снажно да издржи овај пренапон без укључивања заштите или контролно коло мора да има функцију меког{0}}старта. Меки-старт полако повећава напон и струју, што ограничава налет. Ово не само да штити напајање, већ и смањује термички и механички стрес на унутрашњем намотају грејача, што га чини дужим трајањем. Ово је принцип који је дуго познат у вакуумским цевима и другим применама отпорног грејања.

Непријатељ којег не можете видети: отпорност жица

In a 5V system, every milliohm of resistance in the power path is a thief. If the load is 8A and the cable and connection resistance is only 0.1 ohms, the voltage will drop by 0.8V (V_drop = I*R). The heater terminals now only have 4.2V, which is a 16% voltage loss that leads to a >30% губитка снаге. Енергија која се расипа појављује се као топлота у жицама и конекторима. Дакле, коришћење кратких, дебелих жица (16 АВГ или веће за радње веће од неколико инча) и конектора са јаком{4}} струјом није само предлог; то је основна потреба за перформансом.

Потреба за стабилном, чистом снагом

Контролисано једносмерно напајање је неопходно за прецизно управљање температуром. Излазни напон нерегулисаног напајања се мења са променама у линији наизменичне струје и оптерећења, што доводи до померања излазне снаге грејача. Ово онемогућава одржавање ПИД контроле константном, што узрокује пораст и смањење температуре. Добро регулисано напајање или одвојена управљачка плоча грејача са ПВМ (Пулсе Видтх Модулатион) контролом преко МОСФЕТ-а даје вам стабилан, чист ДЦ који вам је потребан за поуздане перформансе.

Закључак: Све{0}}у-систему напајања

Перформансе 5В кертриџног грејача су директно повезане са начином на који добија струју из остатка система. Избор грејача је само први корак. Дизајн система мора да садржи:

Напајање које може да обезбеди потребну континуирану струју на 5В и да се носи са ударом струје.

Правилно ожичење са малим отпором и јаким крајевима.

Регулација напона да би ствари биле стабилне.

Меко{0}}коло за покретање да би грејач дуже трајао (за уређаје са пуно енергије).

Архитектура испоруке енергије мора да буде развијена да ради са термалном компонентом за апликације{0}}критичне за мисију. Провера тренутног капацитета, ожичења и регулације осигурава да се пуни потенцијал грејача кертриџа и називни вати достигну на његовим терминалима. Ово га претвара из могућег уског грла у поуздан и ефикасан извор топлоте.