»Digitalni napajalniki« in s tem povezane teme o varnosti delovanja ter robustnosti so trenutno najpomembnejši izzivi na področju pogojev delovanja, tehnologije in proizvodnih metod za močnostno elektroniko.
V elektrotehniki uporabljamo izraza »digitalni napajalnik« in »inteligentni digitalni napajalnik« za napajalnike, ki se regulirajo, krmilijo ali nadzorujejo digitalno. Izhodna napetost klasičnih stikalnih napajalnikov se regulira in nadzoruje z analognimi tokokrogi, pri digitalnih napajalnikih pa eno ali več od teh funkcij izvaja mikrokrmilnik ali DSP digitalnega napajalnika. S tem je mogoče kadar koli vplivati na regulacijo, kar omogoča na primer izboljšanje odziva na kratkoročne obremenitve napajalnika in s tem boljšo učinkovitost. Cena za te prednosti pa je zahtevnejši razvoj. Oddelek RUTRONIK POWER zato svojim strankam pri razvoju izdelkov ponuja podporo na ravni aplikacij: Pomaga jim lahko velika ekipa strokovnjakov FAE in vodij za izdelke s posebnimi znanji na področju močnostne elektronike. Strankam bodo pomagali najti odgovore na vprašanja, kot so: Katere komponente najbolje zadovoljujejo potrebe, ki se pojavljajo zaradi vedno kompleksnejših napajalnih sistemov? Katere alternativne pristope in arhitekture lahko uporabim za svojo aplikacijo? Kaj stoji za digitalnimi napajalniki in katere prednosti lahko pričakujem?
Digitalna tehnologija ne omogoča le izboljšanja učinkovitosti, ampak tudi rešuje izzive, povezane z vedno večjo kompleksnostjo napajalnih sistemov: Visoke moči s tokovi 100 A in več pri delovni napetosti 1 V, velika nihanja moči pri strogih tolerancah izhodnih vrednosti ter večja učinkovitost, ki jo v zadnjem času zahtevajo zakonski predpisi in različne pobude, na primer program certifikacije »80 PLUS«.
Krmiljenje in upravljanje napajanja sta različna pojma. Krmiljenje napajanja se nanaša na krmilne funkcije v samem napajalniku, kar vključuje povratno zanko in notranje funkcije. Krmiljenje napajanja deluje strogo v realnem času in je natančno sinhronizirano s stikalno frekvenco napajalnika. Tovrstno krmiljenje je izvedljivo z analognimi in digitalnimi vezji. Upravljanje napajanja pa se nanaša na komunikacijo in/ali krmiljenje zunaj enega ali več napajalnikov. To vključuje funkcije, kot so konfiguriranje, krmiljenje in nadzor posameznih napajalnih tokokrogov sistema, ter komunikacijo za zaznavanje napak. Funkcije za upravljanje napajanja ne delujejo nujno v realnem času in navadno bistveno počasneje od stikalne frekvence. Izvedene so s kombinacijo analognih in digitalnih tehnologij, na primer z upori za nastavljanje izhodne napetosti ter krmilnimi povezavami do posameznih napajalnikov za zagotavljanje pravilnega zaporedja vklopa in izklopa. To naredi digitalno krmiljenje bolj prilagodljivo od analognega, kadar se spreminjajo pogoji v električnem omrežju in na bremenu. Analogne rešitve se navadno konfigurirajo tako, da obravnavajo nekatere krmilne parametre. Digitalno krmiljenje je drugačno, saj lahko parametre spreminja glede na stanje delovanja pretvornika. To pomeni, da omogoča digitalno krmiljenje tudi nezvezno delovanje (na primer preskakovanje stikalnih ciklov napajalnika pri visokih obremenitvah) brez posledičnega poslabšanja dinamične zmogljivosti. Najpomembnejša sta dva dejavnika: večja zmogljivost in prihranek energije zaradi učinkovitosti.
Varnost delovanja in robustnost pri aplikacijah za avtomobile
Inovacije, ki ne upoštevajo pomislekov o varnosti, nimajo prihodnosti. Elektronski sistemi postajajo namreč vedno bolj kompleksni – zlasti pa to velja za programabilne sisteme. Poleg tega se povečuje količina programske opreme, ki je vključena v izdelke. Programska oprema je odgovorna za velik del varnostnih funkcij, zato je vprašanje kakovosti programske opreme izredno pomembno. Hkrati pa se povečuje tudi število možnih napak.
Trendi na področju močnostne elektronike
RUTRONIK, elektronski gradbeni elementi,
Podružnica v Ljubljani
Motnica 5, 1236 Trzin, Slovenia
Tel. +386 1 561 09-80
2016_SE246_19
