외부 AC / DC 어댑터가 거의 항상 단일 공급 레일 인 이유는 무엇입니까? 소켓 및 케이블 비용 절감-DC 전원 입력

내부에 여러 개의 전압 레일이 필요한 제품이있는 경우 외부 전원 공급 장치가 단일 레일 만 소싱하는 것이 왜 이치에 맞습니까?

예를 들어 내부에 다음 DC 공급 레일이 필요한 제품이있는 경우

  • 5V @ 2A, 10W
  • 3V3 @ 4A, 13W
  • 1V8 @ 4A, 7W

외부 AC / DC 어댑터가있는 경우 제품 내에서 3 개의 DC / DC 컨버터를 사용하여 전압을 낮추어야 할 때 어댑터 내에서 하나의 더 높은 전압 (예 : 24VDC @ 1.25A, 30W)을 생성하는 이유는 무엇입니까? ?

2 단계 레귤레이션에서 얻을 수있는 이점은 다음과 같습니다.-2 개의 필터 스테이지로 인한 라인 레귤레이션 개선-도체 수가 줄어들어 DC 전원 입력 플러그 / 소켓 및 케이블 비용 절감-DC 전원 입력 플러그 / 소켓 및 케이블 비용 절감 전류 정격-공급과 부하의 공존으로 인해 더 나은 라인 / 부하 조절.
-케이블의 단일 전압으로 인한 노이즈 크로스 커플 링 감소

단일 스테이지 외부 레귤레이션에서 얻을 수있는 이점은 다음과 같습니다.-하나의 레귤레이터 단계 제거로 인한 BoM 비용 감소-하나의 레귤레이터 단계 제거로 인한 전력 효율 향상-하나의 레귤레이터 단계 제거로 인한 열 성능 향상-모든 레귤레이터 손실은 외부에서 발생합니다 제품-조정기 제거로 인한 제품 크기 감소 (제품 내)

내가 놓친 것이 있습니까?

제품의 기본 설계 제약이 크기와 열 분산 인 경우 이것이 왜 논리적 선택이 아닌가?

답변

여기에는 여러 가지 이유가 있으며 항상 분명하지는 않습니다.

몇 년 전에 전원 공급 장치가 여러 개의 레일을 출력하는 것이 일반적이었습니다. 일반적으로 +12, +5 및 -12v이지만 다른 변형이 일반적입니다. 일반적으로 대부분의 전원은 + 5v 레일에서 사용할 수있었습니다. + 12v는 두 번째로 큰 전력량을 가졌습니다. -12v는 일반적으로 가장 적었습니다.

그러나 디지털 로직이 낮은 전압에서 실행되기 시작하면서 몇 가지 흥미로운 일이 발생했습니다.

가장 큰 것은 전류가 올라 갔다는 것입니다. 정말 놀랍지 않습니다. 12v에서 12 와트는 단지 1A입니다. 그러나 1v에서 12W는 12A가 필요합니다! 최신 인텔 CPU의 경우 1 볼트 부근에서 50 개 이상의 암페어가 필요할 수 있습니다. 그러나 전류가 증가함에 따라 전선의 전압 강하가 발생하여 전력이 낭비됩니다. 전원 공급 장치가 1-2 피트 케이블의 끝에 있으면 전원 공급 장치가 부하 바로 옆에있는 경우에 비해 전력 손실이 커집니다. 또한, 케이블의 유도 효과로 인해 엄격한 전압 조정이 더 문제가됩니다. 따라서 적절한 조치는 AC / DC 전원 공급 장치에서 더 높은 전압이 나오도록 한 다음 부하에서 더 낮은 전압으로 낮추는 것입니다. 업계는 높은 배전 전압으로 + 12v를 사용하는 것으로 보입니다.

다른 하나는 PCB에 필요한 파워 레일의 수가 많아 졌다는 것입니다. 내가 디자인 한 최근 시스템에는 + 48v, +15, +12, +6, +3.3, +2.5, +1.8, +1.5, +1.2, +1.0 및 -15v 레일이 있습니다. 11 개의 파워 레일입니다! 이들 중 다수는 아날로그 회로를위한 것이지만 그 중 6 개는 디지털 논리만을위한 것입니다. 새로운 칩이 개발됨에 따라 파워 레일의 수가 증가하고 전압이 감소하고 있습니다.

이것이 AC / DC 전원 공급 장치 산업에서 한 일은 단일 출력 레일이있는 전원 공급 장치를 표준화하고 있으며 해당 레일은 일반적으로 + 12v, + 24v 또는 + 48v이며 + 12v가 가장 일반적입니다. . 모든 사람들이 PCB에서 로컬 DC / DC 컨버터를 시작했으며 대부분 + 12v를 차지하기 때문에 이것이 가장 합리적입니다. 또한 공급되는 양이 많기 때문에 단일 + 12v 전원 공급 장치는 다른 공급 장치보다 훨씬 쉽고 저렴합니다.

물론 무시해서는 안되는 다른 요소가 있습니다. 그러나 그 영향을 설명하는 데 훨씬 덜 동의하는 것은 어렵습니다. 아래에서 간단히 살펴 보겠습니다.

PS 회사는 어떤 레일을 제조해야하는지 결정해야 할 때 맞춤형 제품을 만들 수있을 정도로 많은 변형이 생길 수 있습니다. 단일 출력으로 몇 개의 공통 전압으로 표준화하지 않는 한.

PS에 여러 개의 출력이있는 경우 각 출력에 공급되는 전류는 일반적으로 잘못되었습니다. +5, +12 및 -12만으로도 대부분의 전류가 + 5v 레일에있었습니다. 그러나 오늘날에는 모든 다운 스트림 부하 공급 지점 때문에 + 12v 레일에 있습니다. 전력이 다른 레일에 이미 거대한 전압 옵션으로 분배되는 방식에 대한 변형을 추가하고 간단한 3 개의 출력 공급기의 경우 공급 구성 방법에 대한 수백 또는 수천 개의 변형으로 쉽게 끝날 수 있습니다.

공급품을 만들 때 물량이 중요합니다. 많이 만들수록 저렴할 수 있습니다. 공급품이 수백 가지 인 경우 한 가지 변동량의 수량을 100으로 나눕니다. 즉, 비용이 크게 증가했습니다. 그러나 4 개의 변형을 구축하면 볼륨이 높고 비용이 낮습니다.

고용량 제품이 무엇인지에 대한 특정 요구가있는 경우 완전 맞춤형 공급이 일반적입니다. 이 경우 다중 출력 공급 장치가 적합 할 수 있습니다.

여러 출력 공급 장치는 하나의 레일 만 조절하는 경향이 있으며 다른 레일은 해당 레일을 추적하고 더 느슨한 규정 사양을 갖습니다. 이것은 일부에게는 중요하지 않지만 현대 디지털 로직에 사용되는 저전압 레일의 경우 킬러가 될 수 있습니다.

기술 발전, 옴 율법 및 경제로 인해 단일 레일 공급 장치가 점점 더 대중화되고 있습니다.

업데이트 : 나는 일반적으로 전원 공급 장치에 대해 이야기하고있었습니다. 내부 또는 외부 공급 장치에 동일한 기본 개념이 적용됩니다.

답변

우선, 24V를 5V로 낮추 려면 스위칭 조정이 필요하다 . 그렇지 않으면 P = 19 · I 와트를 태울 것이다. 때로는 훨씬 더 작은 전압 강하를 요구하는 선형 레귤레이션이 필요합니다.

예를 선택하기 위해 5, 3.3 및 1.8V 출력의 전원 공급 장치가 자주 표시되지 않는 이유는 다음과 같습니다.

  • 귀하의 가치는 공통적이지만 표준은 아닙니다. 다른 사람이 1.2V 레일 또는 1.5V를 추가하려고 할 때 어떻게됩니까?

    가장 일반적인 10 개의 레일 전압을 포함하고 가능한 모든 조합을 제공하는 전원 공급 장치 라인을 설계하려는 경우 다음과 같습니다.

    • 단일 전압 레일 : 10 가지 선택
    • 두 개의 전압 레일 : 45 가지 선택
    • 3 가지 : 120 가지 선택
    • 4 개 : 210 개 선택
    • 5 개 : 252 개 선택
    • 6 개 : 210 개 선택
    • 일곱 : 120 선택
    • 여덟 : 45 선택
    • 9 개의 10 가지 레일 옵션 : 10 가지 선택
    • 모두 10 개 : 선택 1 개

    1,023 가지 선택입니다! (2 N -1, 여기서 N = 10)

    제조업체의 신발을 착용하십시오.

    도전 과제 : 쉽게 자동화 할 수없는 방식으로 다른 수천 가지의 부피가 큰 제품을 만드십시오. 당신은 할 수 입력 매개 변수를 사용하고, 보드 레이아웃 및 BOM을 뱉어 것이다 소프트웨어를 설계,하지만 옵션을 갈아 형편 엔지니어를 지불 아마 더 싸다.

    그런 다음 천 개 이상의 전원 공급 장치를 공급망에서 선적, 재고 및 재배송해야합니다.

    일부는 다른 것보다 인기가 높기 때문에 많은 경우 때때로 재고가 없어지고 재고가있을 때 많은 선반 공간을 차지하게되므로 이중으로 비싸게되어 수요를 감소시켜 비용을 증가시킵니다. …

    레일 전압의 일부 조합은 인기가 없어서 어떤 분배기도 공급할 수 없으므로 필요할 때만 제공해야합니다. 이는 효과적으로 맞춤형 제조이므로 고객이 직접 구축하는 데 드는 비용보다 더 많은 비용을 청구해야합니다.

    결국, 당신은 사업을 떠납니다.

    위의 N 을 줄이면 재고가있는 품목 수를 크게 줄일 수 있습니다 . 함께 N = 5 레일의 선택, 당신은 단지, 빌드를 설계, 배포 및 재 배 (31 개) 다양한 제품합니다. 그러나 이제는 원하는 많은 선택을 놓치므로 1 ~ 3 개의 철도 조합 만 제공하는 경쟁 업체보다 훨씬 나을 것이지만 비용이 높아서 다시 사업을 중단합니다.

  • 오프 보드 전원 공급 장치에 필요한 레일이 있으면 돈을 절약하는 것에 대해 이야기하지만 실제로 돈을 저축하지는 않습니다. 원하는 레일을 제공하려면 여전히 레귤레이터가 있어야합니다. 그들은 이제 전원 공급 장치 안에 살고 있습니다.

    이것이 중요하지 않다고 생각되면 조정 된 전원 공급 장치와 조정되지 않은 전원 공급 장치의 가격을 비교하십시오. 규제되지 않은 일반적인 벽 사마귀 비용은 약 6 달러이지만 규제 버전은 2 배 이상일 수 있습니다.

  • 레귤레이터를 전원 공급 장치에 넣으면 부하 지점과 거리가 멀어 IR 드롭이 발생합니다. 이것은 전압이 낮아질 때 종종 발생하는 것처럼 전류가 높아질 때 큰 문제가 될 수 있습니다. 부하 지점 근처에서 조절하는 것이 훨씬 좋습니다.

답변

여러 개의 다른 전원 레일이 필요한 것을 설계하고 있다면 직감으로 인해 모든 전원 회로를 하나의 외부 소스에서 공급 받게됩니다.

주된 이유는 프로토 타입에 전원을 공급하는 3 개 또는 4 개의 전원 공급 장치를 설계 할 때 문제가 발생하지 않기 때문입니다. 다른 이유들도 있습니다 :-

  1. 대상 제품 내에서 제어해야 할 전력 타이밍 문제가있을 수 있습니다.
  2. EMC-하나의 입력 전원으로 규정을 충족하도록 훨씬 쉽게 설계
  3. 케이블 및 커넥터는 신뢰성의 원천이며 단일 전원 공급 장치가 있으면 전체 시스템으로 사용되는 신뢰성이 향상됩니다.

기성품 인 벽 사마귀도 쉽게 찾을 수 있습니다.

답변