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 напајање не може да прати потражњу, систем се поквари на један од два начина:

Ограничавање/искључивање струје: „Паметно“ напајање са заштитом од преко-струјне струје ће успорити или зауставити излаз, што ће спречити грејач да достигне своју радну тачку.

Пад напона: Ако користите јефтино, нерегулисано напајање, излазни напон ће пасти када га оптеретите. 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. Отпорна жица, која је 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. Топлота у жицама и конекторима је оно што се дешава са енергијом која се расипа. Дакле, није само предлог да се користе кратки, дебели проводници (16 АВГ или већи за радње дужи од неколико инча) и конекторе велике{4}}те струје; то је неопходно за добар учинак.

Потреба за снагом која је чиста и стабилна

Контролисано једносмерно напајање је неопходно за тачну термичку контролу. 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 константну струју на 5В и да се носи са ударом струје.

Правилно ожичење са малим отпором и јаким везама.

Контрола напона да би ствари биле стабилне.

Меко{0}}коло за покретање да би грејач дуже трајао (за системе са много вати).

Архитектура испоруке енергије и термална компонента морају да раде заједно за{0}}критичне апликације. 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.