Toiteadapteri muundamise tõhusus

Toiteadapter on sisuliselt integreeritud trafo, mis koosneb trafost, AC/DC muundurist ja vastavatest pinge stabiliseerimisahelatest. Lihtsamalt öeldes sisaldab see integreeritud seade kahte põhikomponenti: trafo ja voolumuundur. Mõlemad komponendid tarbivad oma olemuselt elektrienergiat ja nendega seotud stabiliseerimisahelad pole erand. Seetõttu on ka toiteadapter ise energiat-kuluv seade.

Toiteallikasse sisestatud energiat ei saa 100% muuta põhiseadme erinevate komponentide jaoks kasutatavaks energiaks. See on konversiooni tõhususe küsimus, mida me täna arutame.

Konversiooni efektiivsus on toiteadapterite jaoks kriitiline näitaja. Kõrge kasutegur tähendab, et adapteril on väiksemad kadud, mis toob kaasa suurema energiasäästu. Toiteadapteri konversioonitõhusus on määratletud kui koguväljundvõimsus jagatuna kogu sisendvõimsusega: võimsusefektiivsus η=Po / Pi. Selles valemis tähistab Po väljundvõimsust ja Pi sisendvõimsust.

Tuleb käsitleda toiteadapteri muundamise efektiivsuse ja selle temperatuuri tõusu vahelist seost. Kuna adapter sisemiselt kaotab teatud võimsust, ei saa selle muundamise efektiivsus olla 100%. Adapteri tarbitav võimsus avaldub soojusena. Tekkiva soojuse tase sõltub peamiselt adapteri muundamise efektiivsusest ja selle füüsilisest suurusest. Teatud soojuse hajumise tingimustes tõuseb adapteril konkreetne temperatuur-, mis erineb selle korpuse temperatuurist ja ümbritsevast temperatuurist. Adapteri korpuse pindala mõjutab otseselt temperatuuri tõusu. Ligikaudse hinnangu saab teha järgmise valemi abil: Temperatuuri tõus=Soojustakistuse koefitsient × Ploki võimsustarve. Kõrge temperatuuriga keskkondades{10}} tuleb adapterit vähendada, et vähendada selle energiatarbimist, vähendades seeläbi temperatuuri tõusu ja tagades, et sisemised komponendid ei ületaks maksimaalseid temperatuuripiiranguid. Lisaks elektrooniliste seadmete töönõuete täitmisele mõjutab töötemperatuuri tõus märkimisväärselt adapteri keskmist riketevahelist aega (MTBF), kui väljundvõimsus on konstantne. Kõrge kasutegur ja madal temperatuuri tõus tagavad toote pikema eluea, väiksema suuruse ja väiksema kaalu. See suuruse arutelu viib meid loomulikult võimsustiheduse teema juurde.

Valdav enamus toiteadapterite tootjatest kasutab toote efektiivsuse mõõtmiseks standardina võimsustihedust. Võimsustihedust väljendatakse tavaliselt vattides kuuptolli kohta (W/in³). Kui adapterit ei saa kasutada määratud maksimaalse keskkonnatemperatuuri vahemikus, ei pruugi see saavutada määratud maksimaalset väljundvõimsust. Saadaolev keskmine väljundvõimsus on kasutatav võimsustihedus.

Kasutatav võimsustihedus sõltub järgmistest teguritest:
■ A. Nõutav väljundvõimsus.See on rakenduse jaoks vajalik maksimaalne keskmine võimsus.
■ B. Soojustakistus.Määratletakse kui võimsuse hajumisest põhjustatud temperatuuri tõus, mida tavaliselt mõõdetakse kraadides /W.
■ C. Korpuse maksimaalne töötemperatuur.Kõigil toitekomponentidel on määratud maksimaalne korpuse töötemperatuur. See viitab kõrgeimale temperatuurile, mida komponendi sisemised elemendid töö ajal taluvad. Töökindluse säilitamiseks peab töötamine jääma sellest temperatuurist madalamale.
■ D. Töökeskkonna temperatuur.See viitab halvimale-juhul keskkonnatemperatuurile komponendi töötamise ajal. Kui toitekomponent tekitab liiga palju soojust ega suuda seda piisavalt kiiresti ümbritsevasse keskkonda hajutada, võib see garanteeritud töötemperatuuri ületamise tõttu ebaõnnestuda. Seetõttu on sobiva jahutusradiaatori valimine komponentide usaldusväärse töö üheks oluliseks tingimuseks.

Toitekomponentide termilise projekteerimise peamised parameetrid on järgmised:
■ 1. Komponendi tööühenduse temperatuur:Seadme maksimaalne lubatud töötemperatuuri piirmäär, mis on ette nähtud tootja või tootestandarditega.
■ 2. Komponendi võimsuse hajumine:Seadme poolt töötamise ajal tarbitud keskmine püsioleku{0}}võimsus, mis on määratletud keskmise RMS väljundvoolu ja keskmise RMS pingelanguse korrutisena.

■ 3. Toiteseadmete võimsuse hajumine:viitab konkreetse soojuseraldusstruktuuri soojuseraldusvõimele.

■ 4. Soojustakistus (R):Temperatuuri tõus võimsuse hajumise ühiku kohta soojuskandjate vahel.