مشخصات ظاهري يک منبع تغذيه استاندارد

[آبجی]

اشاره :
در اين مقاله به اختصار در مورد عوامل موثر در راندمان پاور و همچنين مشخصات ظاهري يک منبع تغذيه صحبت خواهيم کرد.


مشخصات ظاهري يک منبع تغذيه استاندارد
شايد اين سوال براي شما پيش آمده باشد، که چگونه مي‌توان يک پاور مناسب را از نظر ظاهري شناخت؟ چرا که براي مصرف کننده نهايي امکان انجام تست‌هاي فني وجود ندارد. در اينجا شما را با تعدادي از موارد ظاهري يک منبع تغذيه مناسب و استاندارد آشنا مي‌کنيم که قطعاٌ در صورت رعايت شدن آنها توسط توليد کننده، خريدار اين اطمينان را پيدا مي‌کند که منبع تغذيه مورد اشاره مناسب و در محدوده‌اي که استاندارد مشخص نموده، توليد شده است و در آينده با مشکلات ناشي از منبع تغذيه غير استاندارد مواجه نخواهند شد.
l جهت استفاده در ايران پاوري مناسب است که حتماٌ کليد روشن و خاموش استاندارد داشته باشد.

شکل1

l حداقل داراي استاندارد CE باشد و علامت آن بر روي بر چسب نصب شده، درج شده باشد .
l کابل برق پاور در سه قسمت اصلي آن شامل؛ دوشاخه، کابل و مادگي حتماٌ داراي علامات استاندارد باشد. همچنين کانکتورهاي Inlet و Outletبرق ورودي و خروجي پاور داراي علامات استاندارد باشند.

شکل2

l ضخامت کابل‌هاي خارج شده از منبع تغذيه متناسب با توان منبع تغذيه و کانکتورهاي متصل به آنها حتماٌ داراي علامت استاندارد باشند. به طور مثال يک پاور با توان واقعي 300 وات حتماٌ بايد داراي کابل‌هاي خروجي، با ضخامت حداقل 18 AWG باشد .
AWG ( AMERICAN WIRE GAUGE ) واحد اندازه گيري قطر کابل، بدون در نظر گرفتن مقياس متريک مي‌باشد. به نمونه‌هاي تبديل شده اين واحد به مقياس متريک در جدول 1 توجه نماييد.

جدول1

l داراي کارت گارانتي شرکت توليدکننده باشد و حتما تاريخ اتمام گارانتي درآن ذکر شده باشد.
l علاوه بر مقدار توان حداکثر که بر روي برچسب ذکر شده است، حتما و حتما مقدار توان واقعي آن در قسمتي از برچسب و يا مدل ذکر شده باشد. چرا که براي کاربر فقط و فقط مقدار توان واقعي پاور اهميت دارد .
l حد اکثر تفاوت ميان توان واقعي و توان حداکثر درج شده بر روي برچسب از 50 % تجاوز نکرده باشد. اکثر شرکت‌هاي ايراني پاور 150واتي خود را با درج اعداد و ارقام نجومي بر روي ليبل‌هاي خود ( 500 تا 700 وات ) به بازار عرضه مي‌نمايند و هيچ مرجعي قادر به پيگيري اين موضوع نمي‌باشد.
Peak يک کلمه کاملا بازاري مي‌باشد که البته توجيه فني هم دارد. مثلا عموم پاورها تا لحظه‌اي کهOver Power Protection ( اگر پروتکشن داشته باشند!! ) آنها فعال شود بنا به طراحي PWM خود قادرند حدود10 تا70 درصد بالاتر ازحد توان واقعي خود را تحمل کنند. آن هم در مدت زماني کمتر از يک دقيقه! ولي اين اصلا و ابدا نبايد براي مصرف کننده ملاک انتخاب باشد.
l مهمترين قسمتي که از نظر ظاهري مي‌توان يک پاورمناسب را شناخت، ارتفاع ترانس‌هاي به کار برده شده در مدار داخلي آن مي‌باشد. ارتفاع ترانس سوئيچينگ در پاورهاي استانداردي که توان مناسبي دارند معمولاٌ بيشتر از4 سانتيمترمي‌باشد، حال آنکه ارتفاع ترانس در پاورهاي ضعيف بازار در حدود 2 تا 3 سانتيمتر مي‌باشد. از نظر فني هر چه ارتفاع ترانس بيشتر باشد قدرت و تحمل آن در برابر آمپراژ عبوري بيشتر مي‌شود .( به شکل 3 دقت کنيد. )

شکل3

l بر چسب نصب شده بر روي جعبه پاور، خوانا و شامل موارد زير باشد:
ـ محدوده ولتاژ ورودي، جريان ورودي و فرکانس کاري بر روي آن درج شده باشد .
ـ علاوه بر مقدار توان خروجي حداکثر، مقدار توان خروجي واقعي نيز بر روي آن درج شده باشد .
ـ نام کارخانه توليد کننده و يا عرضه کننده آن به همراه علامت تجاري آن، برروي برچسب درج شده باشد.
ـ نام آزمايشگاه‌هاي تاييد کننده و همچنين کليه علامات استانداردهاي کسب شده، بر روي آن درج شده باشد.
ـ مشخصات ولتاژهاي خروجي و همچنين مقدار آمپراژ عبوري هر يک ازآنها به طور مجزا، برروي آن درج شده باشد.
ـ ويرايش پاور بر روي ليبل درج شده باشد. ( براي ديدن موارد فوق به شکل 4 دقت کنيد)

شکل4

عوامل موثر در راندمان پاور

متاسفانه امروزه راندمان معرفي شده براي اکثر محصولات الکترونيکي، راندمان حقيقي آن محصول نمي‌باشد و صرفا جنبه تبليغاتي دارند. اين مسئله در منابع تغذيه امروزي نيز ملاحظه مي‌گردد. اهميت اين موضوع از آن جهت است، که راندمان معرفي شده بايد براي کليه مقاطع ولتاژ ورودي با فرکانس مشخص و لودهاي حداقل تا حداکثر در خروجي اندازه گيري گردد.
به طور واضح تر سخن بگويم، ميزان راندمان پاور به صورت مختصر، با سه معيار رابطه دارد:
1ـ ميزان ولتاژ ورودي ؛ ممکن است راندمان يک پاور با ولتاژ تثبيت شده ورودي در دامنه کاري آن که متناسب با طراحي آن است، بالاي 80 درصد باشد ولي با افت ولتاژ ورودي، راندمان آن به طور تصاعدي کاهش يابد و به مرز 65 درصد برسد.
2ـ ميزان بار گيري ؛ ممکن است راندمان يک پاور تحت 50 تا 80 درصد بارگيري، بالاي 80 درصد باشد ولي با افزايش يا کاهش ميزان بار، اين رقم تا مرز 70 درصد تنزل يابد.
3ـ نوع طراحي و کيفيت قطعات ؛ کيفيت قطعات استفاده شده و همچنين نوع طراحي تاثير بسيار زيادي بر راندمان پاور خواهد گذاشت.
همانطور که در شکل 5 ملا حظه مي‌کنيد، ميزان اتلاف انرژي يک پاور ( که با رنگ قرمز مشخص گرديده است ) در لودينگ‌هاي مختلف ، متغير مي‌باشد.

شکل 5

همانطور که در نمودار شکل 6 ملاحظه مي‌کنيد، شکل موج در دو بخش جريان و ولتاژ ورودي به صورت عمودي و زمان به صورت افقي ترسيم شده است. با توجه به اين نمودار، مي‌توان به راحتي تصحيح اين شکل موج را که منجر به بالا رفتن راندمان مي‌گردد، ملاحظه نمود.

شکل6

به صورت کلي پاورهايي داراي راندمان بسيار مناسب مي‌باشند که در کليه مقاطع تحت بارگيري و با ولتاژهاي متغيير ورودي، راندماني بالاي 80 درصد داشته باشند. ( به نمودار شکل 7 دقت کنيد. )

شکل 7

اينگونه پاورها معمولا با مصرف کمتر انرژي و طول عمر بالاي خود، قادرند هزينه پرداختي در هنگام خريد خود را طي مدت زمان مشخصي ( بسته به ميزان ساعات کارکرد و مقدار مصرف از آنها ) جبران نمايند.
لازم به ذکر است که کليه راندمان‌هاي اعلام شده براي پاورهاي GREEN حداقل راندمان آنها مي‌باشد. به طور مثال راندمان اعلام شده برروي ليبل پاور GP580B رقمي معادل <80 % اعلام شده است. يعني در بدترين شرايط کاري راندمان اين پاور 81 درصد و در شرايط متعارف مي‌تواند تا مرز 85 درصد برسد. ضمنا راندمان کليه پاورهاي ويرايش ATX 12v Ver2.0 الي ATX 12v Ver 2.2 شرکت GREEN در بدترين شرايط، حداقل 72 درصد و در شرايط متعارف 80 درصد مي‌باشند.
در جدول 2 راندمان‌هاي به دست آمده براي پاور GP580B شرکت GREEN را در شرايط کاري مختلف ملاحظه مي‌کنيد.

جدول 2

توجه ويژه به ويرايش پاور
همانطور که در صحبت‌هاي قبلي اشاره مختصري به ويرايش پاورها تحت استاندارد ATX 12v داشتيم، در اين مبحث مي‌خواهيم توجه شما را به اهميت اين موضوع جلب نماييم.
متاسفانه در بازار امروزه پاور در ايران، هنوز شاهد عرضه پاورهايي با ويرايش‌هاي قديمي مانند 1.2 و 1.3 مي‌باشيم. شايد اين موضوع با قيمت تمام شده و فروش اينگونه پاورها رابطه مستقيم داشته باشد. چرا که در اين رده توليد پاورها، توجه خريدار و فروشنده بيشتر بر روي قيمت کالا متمرکز گرديده است. ولي به چه قيمتي؟!
همه ما مي‌دانيم که سخت‌افزارهاي امروزي در تمامي رده‌ها ( چه معمولي و چه حرفه‌اي )، بيشترين ميزان مصرف انرژي را از شاخه +12V پاور دارند، حال آنکه پاورهاي ويرايش 1.3 در بالانس قدرت در خروجي خود، از 5+ ولت قوي‌تري برخوردار مي‌باشند.
به نمودار مقايسه‌اي راه‌اندازي و استمرار توان دو شاخه اصلي ولتاژ خروجي پاور در لودينگ‌هاي مختلف يک پاور 300 واتي با دو ويرايش مختلف 1.3 و 2.0 تحت استاندارد ATX 12v توجه نماييد. ( به نمودار شکل 8 دفت کنيد. )
همانطور که قبلا اشاره شد، براي توان خروجي دو شاخه +5V , +3.3V يک مجموع در نظر گرفته مي‌شود.

شکل 8

شايد با اين نمودار که به بررسي و مقايسه بالانس خروجي‌هاي پاور در چند ويرايش مختلف پرداخته شده است، درک موضوع راحت تر و گويا تر به نظر آيد.

شکل9

اهميت اين موضوع به گونه‌اي است، که در حال حاضر اغلب توليدکنندگان مطرح در دنيا، به هيچ عنوان پاورهايي با ويرايش پائين‌تر از ATX 12v Ver 2.0 توليد نمي‌نمايند. چرا که راندمان و کارآيي سيستم‌هاي امروزي با نصب اينگونه پاورها به اندازه‌اي افت پيدا مي‌کند که به هيچ عنوان قابل توجيه نمي‌باشد. ارزش کارآيي پاورهاي ويرايش 2 به بالا، به مراتب بالاتر از ارزش ما به التفاوت ريالي اينگونه پاورها در مقام مقايسه با پاورهاي ويرايش ATX 12v Ver 1.3 مي‌باشد. درک اهميت اين موضوع از طرف مصرف کنندگان ايراني و حرکت به سمت تقاضاي محصولات به روز شده، مي‌تواند مهم‌ترين عامل در جهت حذف اينگونه کاستي‌ها و سهل‌انگاري‌هاي شرکت‌هاي داخلي باشد.

[آبجی]

در نظر بسياري از مصرف كنندگان اكثر منابع تغذيه شبيه هم مي باشند كه البته اين مساله درست نيز مي باشد چون كه طبيعت بازار بر اين است كه اكثر توليدكنندگان تمام هم و غم خود را بر روي عملكرد منبع تغذيه ( توليد ولتاژ خروجي ) مي گذارند نه بر روي طراحي.

بنابر اين هنگامي كه مي خواهيد منبع تغذيه اي بخريد به نكات زير توجه كنيد :
در منبع تغذيه اي كه تهيه مي كنيد به مسايل حرارتي آن توجه كنيد. اگر منبع تغذيه اي كه تهيه مي كنيد در هنگام كار كردن از لحاظ حرارتي دماي قابل قبولي نداشته باشد در اين صورت براي خنك كردن منبع نياز به فن خواهيد داشت و بايد به نوبه خود هزينه اي براي تهيه فن، سيم كشيهاي مورد نياز و مدارات خاص آن صرف كنيد.
امروزه مواد جديدي به بازار آمده كه حرارت را بهتر انتقال مي دهند و در كنار استفاده از قطعات با كيفيت بهتر و همچنين رعايت نكات طراحي باعث بهبود قابل توجه در مسايل حرارتي مي شود.
بعضي منابع ساخته شده از دماي 0 درجه سلسيوس تا دماي 50 درجه سلسيوس و با حداكثر توان خروجي به صورت هوا خنك( Natural air convection cooling ) كار مي كنند.
نكته بسيار مهم ديگري كه درهنگام خريد منبع تغذيه بايد به آن توجه كنيد پايداري حرارتي منبع تغذيه مي باشد. اين بدان معناست كه منبع تغذيه در بازه دمايي كه كار ميكند بايد ولتاژ خروجي را تا ميزان خطايي كه قابل قبول است و جزء استانداردهاي منبع تغذيه مي باشد ثابت نگه دارد. اين مسأله به خاطر آن است كه سيستمي كه شما طراحي مي كنيد امكان دارد در مكانهاي متفاوتي در كشور نصب گردد كه بازه دمايي زيادي را در بر مي گيرد و همچنين چون سيستم براي كاركرد در تمامي فصول سال مي باشد در نتيجه باز هم از اين نظر منبع تغذيه شما بايد قابليت كار كردن در بازه دمايي زيادي را داشته باشد. همچنين امكان دارد سيستمي كه شما طراحي مي كنيد در كنار ديگر دستگاههاي ديگر نصب شود كه آنها هم به نوبه خود به دليل توان مصرفي كه دارند باعث مي شود كه تا حدودي دماي سيستم افزايش يابد كه در اين صورت باز هم منبع تغذيه بايد بتواند ولتاژ مورد نياز دستگاههاي شما را تا خطاي قابل قبولي ثابت نگه دارد.
مثالي كه براي اين مساله مي توان آورد سيستمهاي مخابراتي مي باشد كه هم بايد در مكانهاي شهري در دسترس نصب شوند و هم در مكانهاي دورافتاده. بنابراين دستگاهها بايد بتوانند در بازه دمايي زيادي كار كنند. حتي ممكن است در مكانهاي با آب و هواي خشك دماي داخل اتاق يا مكاني كه سيستم در آن نصب مي شود تا 70 درجه سلسيوس نيز برسد. بنابراين امروزه مهندسي كنترل دما در طراحي منابع تغذيه سوييچينگ يك مساله حياتي مي باشد.
پايداري حرارتي در منابع تغذيه با يك عدد مشخص مي شود كه اصطلاحا به آن Output temperature coefficient مي گويند.
براي رنج كاركرد دمايي با پايداري حرارتي بسيار خوب، اين ميزان خطا كمتر از 0.02 ± درصد به ازاي هر درجه سلسيوس تغييرات دماي سيستم مي باشد.
نكته ديگري كه در هنگام خريد منبع تغذيه بايد به آن توجه كنيد ثابت ماندن ولتاژهاي خروجي ( به ميزان قابل قبول ) در رنج كاركرد ولتاژ ورودي منبع تغذيه مي باشد. بازه ولتاژي كه منبع تغذيه، در ورودي با آن كار مي كند باعث مي شود كه سيستم با حداكثر توان خروجي در اكثر شبكه هاي موجود در كشور با ولتاژهاي مختلف كار كند.
مثلا اگر ولتاژ ورودي منبع تغذيه برق شهر ( در مورد منابعي كه ورودي آنها ولتاژ AC است ) يا باتري ( در مورد منابعي كه ورودي آنها ولتاژ DC است ) باشد به دليل آن كه ولتاژ ورودي داراي خطا مي باشد و ثابت نيست در اين صورت منبع تغذيه بايد قابليت ثابت نگه داشتن ولتاژهاي خروجي را ( تا ميزان خطاي قابل قبول ) داشته باشد. ثابت ماندن ولتاژهاي خروجي منبع تغذيه با تغييرات ولتاژ ورودي را اصطلاحا Line regulation مي گويند.
براي منابع تغذيه داراي Line regulation خوب در خروجي، اين ميزان خطا كمتر از 0.5 ± درصد به ازاي رنج كاركرد ولتاژ ورودي منبع تغذيه مي باشد.
نكته ديگري كه در هنگام خريد منبع تغذيه بايد به آن توجه كنيد ثابت ماندن ولتاژهاي خروجي منبع تغذيه ( به ميزان قابل قبول ) در برابر تغييرات بار خروجي مي باشد. زيرا امكان دارد سيستمي كه شما طراحي مي كنيد همواره مقدار جريان ثابتي از خروجي نكشد. ثابت ماندن ولتاژهاي خروجي منبع تغذيه با تغييرات جريان خروجي را اصطلاحا Load regulation مي گويند.
براي منابع تغذيه داراي Load regulation خوب در خروجي، اين ميزان خطا كمتر از 0.5 ± درصد به ازاي رنج كاركرد جريان خروجي منبع تغذيه ( از % 10 تا % 100 جريان خروجي منبع تغذيه ) مي باشد.
نكته مهم ديگري كه در هنگام خريد منبع تغذيه بايد به آن توجه كنيد مسايل حفاظتي منبع تغذيه مي باشد. مثلا بايد به وجود يا عدم وجود حفاظتهاي زير در يك منبع تغذيه توجه كنيد :
■ حفاظت در برابر اتصال كوتاه شدن خروجي
( Output Short Circuit Protection )
■ حفاظت در برابر افزايش ولتاژخروجي منبع از حدي معين
( Output Over Voltage Protection )
■ حفاظت در برابر كاهش ولتاژخروجي منبع از حدي معين
( Output Under Voltage Protection )
■ حفاظت در برابر افزايش ولتاژ ورودي منبع از حدي معين
( Input Over Voltage Protection )
■ حفاظت در برابر كشيدن توان اضافه تر از توان كلي اسمي دستگاه
( Total Output Over Power Protection )
■ حفاظت در برابر كشيدن توان اضافه تر از توان اسمي هر يك از خروجيها
( Output Over Power Protection )
■ حفاظت در برابر اتصال معكوس ولتاژ ورودي در منابعي كه به ورودي آنها ولتاژ DC وصل ميشود
( Reverse Input Voltage Protection )
همين طور يكي از مسايل بسيار مهمي كه بايد در هنگام خريد منبع تغذيه به آن توجه كنيد مقدار عايق بودن ولتاژ ورودي از ولتاژهاي خروجي و همچنين مقدار عايق بودن بدنه دستگاه ( كه معمولا آن را به Earth وصل مي كنند ) از ولتاژهاي ورودي و خروجي دستگاه مي باشد. اين كه ببينيد در سيستم خود به چه ميزان ولتاژ عايقي نياز داريد و اين كه منبعي كه تهيه مي كنيد اين ميزان عايقي را دارا مي باشد يا نه. زيرا در هر صورت بايد اين احتمال را بدهيد كه اگر در ورودي منبع تغذيه ولتاژ ناگهاني زيادي بر اثر وجود خطا در سيستم انتقال برق بيافتد در اين صورت منبع تغذيه بايد توانايي اين كه خود و سيستم شما را در برابر اين ولتاژ ناگهاني محافظت كند، داشته باشد. در اين حالت سيستمهاي حفاظتي منبع تغذيه وارد عمل مي شوند و اجازه عبور اين ولتاژ ناگهاني را به خود منبع تغذيه و نهايتا سيستم شما نمي دهند و يا اين كه در بدترين حالت اگر خود منبع بسوزد ولي باز هم نبايد براي سيستم شما اتفاقي بيفتد و سيستم شما بايد سالم باقي بماند. در اين حالت ميزان عايقي ولتاژ ورودي از ولتاژهاي خروجي و همچنين ميزان عايقي بدنه از ولتاژهاي خروجي و يا ورودي مهم مي باشد.

حال با در نظر گرفتن موارد بالا تازه متوجه مي شويد كه همه منابع موجود در بازار شبيه هم نيستند.
بعضي منابع تغذيه داراي ويژگيهاي مثبت زير نيز مي باشد :
1 ) منابع طراحي شده، در هنگام روشن شدن به آرامي روشن مي شوند ( Soft Start ) تا جريان اوليه هجومي ( Input Inrush Current Limiting ) را محدود كنند.
2 ) قابليت نصب آسان :
براي نصب نياز به هيچ گونه ابزار خاص يا آموزش ويژه اي ندارند كه اين موضوع زماني كه بخواهيد منابع ما را در مكانهاي مختلف و توسط افراد متفاوت در دستگاههاي خود نصب كنيد يك مزيت مهم مي باشد.
فقط كافيست كه ولتاژ ورودي منبع را وصل كنيد و ولتاژهاي خروجي آن را هم به سيستم خود وصل كنيد.
همچنين نحوه قرارگيري پيچها براي نصب دستگاه به گونه اي است كه بتوان به راحتي براي مقاصد تعمير يا كارهاي ديگر، دستگاه را باز كرد.
3 ) وجود LED در ولتاژهاي ورودي و خروجي منبع تغذيه اجازه تشخيص زودهنگام خطا در ورودي و خروجيها را مي دهد.
4 ) حداقل فضا و حجم
اندازه و حجم يك سيستم يك مساله مهم مي باشد. اين مساله نه تنها باعث كاهش هزينه ها و مدارات به كار رفته در سيستم مي شود بلكه باعث مي شود فضا را نيز كوچكتر كنيم و همچنين باعث مي شود سيستم خود را از مكانهاي سربسته بزرگ به فضاهاي باز كوچكتر ببريم ( مثلا در سيستمهاي مخابراتي ).