외부 전원 공급 장치 선택

AC/DC 전원 공급 장치를 선택하는 것은 어려운 작업일 수 있습니다. 내부 또는 외부해야합니까? 내 제품이 전 세계의 다른 지역으로 배송되는 경우에도 규정을 준수합니까? 내 의료 제품에 의료 안전 표준을 준수하는 전원 공급 장치가 필요합니까? 이는 엔지니어가 신제품 설계의 전원 공급 장치 측면에 노력을 집중할 때 던질 수 있는 질문 중 일부일 뿐입니다.

필요한 전원 공급 장치 유형 결정

AC/DC 외부 전원 공급 장치를 선택하는 결정은 제품 내 실제 공간 제약에 따라 달라질 수 있습니다. 전원 요구 사항에 따라 내부 전원 공급 장치가 귀중한 공간을 차지할 수 있으므로 최종 제품을 시중의 다른 설계에 비해 불필요하게 크게 만들 수 있습니다. 제품이 차지하는 공간은 특히 조리대 위나 미디어 시스템 옆에 있을 때 많은 소비자에게 중요한 고려 사항입니다. 데스크탑 전원 공급 장치든 벽면 플러그 장치든(그림 1) 외부 공급 장치를 선택하는 것은 최종 제품을 가능한 한 작게 유지하기 때문에 몇 가지 실용적인 이유로 신중한 선택이 될 수 있습니다.

그림 1:CUI의 SWI 제품군은 ac-dc 벽면 어댑터(소스 CUI)를 위한 작고 효율적이며 경제적인 솔루션을 제공합니다.

벽면 플러그 장치는 몇 와트에서 최대 약 50와트까지 DC 공급이 필요한 제품에 적합합니다. 이보다 더 많은 것은 데스크탑 장치가 필요합니다(그림 2).

그림 2:SDI160G-U 및 SDI160G-UD는 160W의 연속 전력을 제공하고 UL/EN/IEC 62368-1 요구 사항(소스 CUI)을 준수합니다.

편의를 위해 많은 설계자는 표준 5VDC 공급 장치에서 제품에 전원을 공급하기로 선택하므로 표준 USB-A 소켓이 있는 벽면 플러그 장치를 선택하면 최대 2A를 소비하는 제품을 간단히 선택할 수 있습니다. 마찬가지로, 12VDC, 15VDC 또는 24VDC의 널리 사용되는 공칭 전압에서 작동하도록 제품을 설계하면 대부분의 제조업체에서 이러한 전압에 대한 표준 단위를 제공하므로 쉽게 선택할 수 있습니다. 또한 귀하의 제품에 어떤 유형의 전원 입력 소켓을 사용하시겠습니까? 표준으로 제공됩니까 아니면 전원 공급 장치 제조업체에서 추가 비용으로 사용할 수 있습니까? 선택해야 하는 어댑터가 결정되므로 설계의 최대 전력 요구 사항을 확인하는 것을 잊지 마십시오. 충분한 피크 출력 전력을 제공하지 않는 장치, 특히 모터와 같은 유도성 부하가 있는 장치를 사용하도록 선택하면 전원 공급 장치가 과열되어 불필요한 구성 요소 스트레스를 유발하고 제품 안정성이 저하될 수 있습니다.

데이터시트 사양과 요구사항 비교

일부 요인은 출력 전압 및 정격 전류만큼 명확하지 않을 수 있으므로 잠재적인 전원 공급 장치의 데이터시트를 주의 깊게 연구하십시오.

많은 벽면 플러그 전원 공급 장치는 접지에 대해 부동하는 DC 출력을 제공합니다. 클래스 II라고 하는 이러한 공급 장치는 보호 접지 연결에 대한 액세스를 제공하지 않습니다. 이를 위해 클래스 I 공급 장치가 필요하며 이는 데스크탑 장치인 경향이 있습니다.

데이터시트에서 확인해야 할 기타 사양으로는 라인 규제, 리플 및 노이즈, 보호 기능 및 승인이 있습니다.

규정은 전원 공급 장치가 명시된 공칭 출력에 대해 출력 전압을 얼마나 가깝게 유지할 수 있는지 측정합니다. 적절한 조정은 +/- 10%일 수 있지만 애플리케이션이 전압 입력 변화에 민감한 경우 이 기능을 추가로 고려해야 합니다. 공칭 12VDC 출력의 경우 +/- 10% 조정은 출력 전압이 10.8VDC ~ 13.2VDC 범위일 수 있음을 의미합니다. 리플과 노이즈는 일반적으로 DC 출력에 존재하며 민감한 임베디드 회로는 전력선에 과도한 노이즈가 발생하기 쉽습니다. 추가 필터링 구성 요소를 사용하면 도움이 될 수 있지만 이러한 구성 요소는 BOM 비용을 추가하고 귀중한 PCB 공간을 차지한다는 점을 명심하십시오.

전기 사양을 보면서 전원 공급 장치에 표준으로 제공되는 보호 기능 유형이 무엇인지 확인하십시오. 출력 과전압, 출력 과전류 및 과열은 널리 사용되는 보호 기능이지만 입력 전압이 주어진 전압 아래로 떨어질 경우 제품이 오작동할 수 있는 경우 저전압 잠금 요구 사항도 중요할 수 있습니다.

안전 및 에너지 효율성 표준

전원 공급 장치 승인에는 안전, 에너지 효율성 및 전자기 호환성 측면이 포함됩니다. 다음 규격은 모두 전원 공급 장치 뿐만 아니라 이에 연결된 제품 전체에 적용됩니다. 내부 표준 IEC-62368은 상업용, IT 및 AV 장비에 대한 최대 허용 누설 전류 및 입력-출력 절연 전압과 같은 안전 요소를 규정합니다. 그림 3은 잠재적인 안전 위험과 절연 테스트 요구 사항을 보여줍니다. 절연은 치명적인 AC 라인 전압이 DC 출력으로 전달되는 것을 방지합니다.

그림 3:AC/DC 전원 어댑터(소스 CUI)에 대한 절연 테스트 요구사항

IEC-62368은 이전에 IEC-60950(IT 시스템) 및 IEC-60065(AV 장비)의 두 가지 표준에 의해 결정되어 2020년 12월에 법률이 될 예정입니다. 이 안전 표준은 또한 연면 거리(두 지점 사이의 표면 경로)와 공간 거리(직접 공극 거리)로 지정된 전원 공급 장치 내의 전압 스트레스와 관련된 최소 거리를 규정합니다. 혈압 모니터, 진단 장비 또는 산소 농도계와 같이 환자와 접촉할 가능성이 있는 의료 기기에 전원을 공급하는 데 사용되는 모든 전원 공급 장치는 IEC 60601-1 4판을 준수해야 합니다.

에너지 효율성은 모든 전원 공급 장치의 필수 요소입니다. 유럽 ​​에코디자인 2019/1782 및 미국 에너지부 레벨 VI 표준은 최소 평균 활성 효율 요구 사항을 규정합니다. 25%, 50%, 75% 및 100% 부하에서 측정된 효율의 평균입니다. Ecodesign은 추가로 전체 부하의 10%에서 효율성에 대한 문서화를 요구합니다. 에너지 효율 표준의 타임라인 변화는 그림 4를 참조하십시오. 또한 부하가 없거나 최종 제품이 대기 상태일 때 에너지 소비에 대한 특정 제한이 있습니다.

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그림 4:에너지 효율 표준 타임라인(소스 CUI)

에너지 효율은 최근 반도체 공정 기술의 발전으로 혜택을 받았습니다. 탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN)이 전력 변환 애플리케이션에 매우 적합한 것으로 입증되었습니다.

승인의 마지막 측면은 전원 공급 장치가 외부 전자기 추론의 영향에 얼마나 취약할 수 있는지와 전원 공급 장치 자체에서 허용 가능한 수준 이상의 EMI를 생성하는지 여부를 다룹니다. FCC Part 15 Class B, CISPR 32 및 IEC 61204-3 표준이 적용됩니다.

외부 전원 공급 장치 어댑터를 선택하는 것은 잘못된 작업일 필요가 없습니다. 전원 공급 장치 요구 사항을 철저히 검토하고 데이터시트 기능을 부지런히 비교하면 프로젝트를 크게 단순화할 수 있습니다.