Každé elektrické zařízení, včetně průmyslových, musí být napájeny z nějakého napájecího zdroje. S miniaturizací zařízení, včetně jejich skříní, je však nutné miniaturizovat i zdroje, které však musí být dostatečně výkonné. Jednou z možností je použít již hotové vestavné zdroje některého známého výrobce. Příkladem mohou být spínané embedded zdroje americké firmy Astec Power, které jsem měl a mám možnost dlouhodobě sledovat a testovat.

Většina zařízení a přístrojů v oblasti průmyslu a automatizace vyžaduje napájení stejnosměrným stabilizovaným napětím 24 V nebo zvláště elektronické řídící prvky a procesorové desky napětí + 5 V / + - 12 V, případně + 5 V / + - 15 V. V průmyslu je však vyžadována vysoká životnost a spolehlivost při nepřetržitém provozu a často i při zvýšené okolní teplotě. Proto i sami výrobci, jejichž vývojáři celé zařízení navrhují, využívají v tomto směru služeb zkušených výrobců. Jednou z nich je například americká firma ASTEC Power, dnes plně ve vlastnictví firmy Emerson Electric Co., jejíž výrobky lze často nalézt v zařízeních různých výrobců. A právě dva typy spínaných zdrojů jsem měl možnost dlouhodobě pracovat a sledovat je.

Jen pro pořádek, pod značkou ASTEC lze mimo níže uvedené výrobky nalézt kompletní sortiment zdrojů v rozsahu výkonů 1 W až 6 kW různých typů a konstrukcí. Konkrétně v pro mě zajímavých řadách LPT40 a LPS40 lze najít zdroje poskytující na výstupu z 230 V jedno či více napětí v rozsahu 3.3 V až 48 V DC, přičemž všechny poskytují jednotná výkon 40 až 55 W dle typu chlazení a okolní teploty. Všechny mají stejnou velikost a podobnou konstrukci, lišící se hlavně výstupní částí opatřenou 6 vývodovým konektorem se zámkem - viz obrázek zdroje LPT45 vedle.

40 W spínaný zdroj ASTEC LPT45

LPT45 je spínaný napájecí zdroj s vícenapěťovým výstupem, kde na 6pinovém výstupu jsou vyvedeny mimo země GND napětí +5V a +/- 15 V. Narozdíl od běžnějších zdrojů +/- 12 V (ten je v nabídce ASTEC pod označením LPT43) je tento vhodnější pro napájení analogových stupňů a bloků obsahující operační zesilovače. Ty obvykle pro přesné zpracování signálů vyžadují právě symetrických +/- 15 V.

Typická struktura vysokofrekvenčního spínaného zdroje dovoluje použít na síťovém vstupu malé součástky, hlavně malinké trafo, než v případě lineárních zdrojů či nízkých spínacích frekvencí. Celý zdroj se vším všudy tak zabírá pouze 127 x 76 mm velkou DPS a navíc se vyznačuje jen velmi malou výškou 29 mm.

Pro řízení celého spínacího procesu je použit integrovaný obvod ASTEC AS3842 od jehož typického zapojení se odvíjí i celé zapojení zdroje. Zdroj je osazen klasickými vývodovými součástkami (jak řídící část tak i spínací tranzistory a výstupní filtry). Pomocí víceotáčkového potenciometru hned vedle výstupního konektoru lze doladit výstupní napětí v rozsahu 5 až 7 % okolo jmen. hodnoty. Tím lze získat i při určité konstantní zátěži velmi přesné napětí se zvlněním jen několik desítek mV.

Zdroj je možné provozovat jak jen s implementovaným pasivním chlazením (instalovanými chladiči) při trvalém výkonu 40 W do teploty 50°C nebo při použití větráku lze z něj "ždímat" až 55 W nebo ho provozovat až do 70 °C.

Základní parametry:

• Provedení: kompaktní vestavný spínaný zdroj vícenásobného napětí
• Spínací frekvence: 110 kHz
• Vstupní napětí: 84 až 264 V AC - 2 svorky (L, N)
• Výstupní napětí na 6 pinovém konektoru:
  • + 5 V, zvlnění 50 mV
  • + 15 V, zvlnění 150 mV
  • - 15 V, zvlnění 150 mV
• Max. dlouhodobé zatížení:
  • na + 5 V = 4 A při pasivním chlazení, 5 A při aktivním chlazení
  • na + 15 V = 2 A při pasivním chlazení, 2.5 A při aktivním chlazení
  • na -15 V = 0.5 A při pasivním chlazení, 0.7 A při aktivním chlazení
• Min. zatížení:
  • na + 5 V = 0.4 A
  • na + 15 V = 0.2 A
  • na -15 V = 0.0 A
• Pracovní teplota: 0 až 50 °C (40 W), příp. až 70 °C (20 W) s pasivním chlazením (až 55 W s aktivním chlazením)
• Možnost přesného donastavení výstup. napětí potenciometrem v rozsahu 2 až 5 %
• Výrobcem deklarovaná životnost: víc než 550 tis. hodin při teplotě 25°C

40 W spínaný zdroj ASTEC LPS45

Zdroj LPS45 je na první pohled skoro stejný jako výše popsaný LPT45. Snad pozorný technik si všimne výrazně jednodušší výstupní části okolo výstupního konektoru. Pravdou je, že konstrukce zdroje je téměř stejná, protože je využíváno stejného řídícího obvodu a odlišná je pouze výstupní spínaná sekce, která je při pouze jednom výstupním napětí jednodušší.

Spínací frekvence je také 110 kHz, ale v případě potřeby lze na přání získat i odlišnou. To je nutné v případě, že by zdroj mohl spínáním rušit jiné analogové citlivé části zařízení, ve kterém by měl být namontován.

Základní parametry:

• Provedení: kompaktní vestavný spínaný zdroj + 24 V DC
• Spínací frekvence: 110 kHz
• Vstupní napětí: 84 až 264 V AC - 2 svorky (L, N)
• Výstupní napětí na 6 pinovém konektoru: + 24 V, zvlnění 240 mV
• Max. dlouhodobé zatížení: 1.7 A při pasivním chlazení, 2.3 A při aktivním chlazení
• Min. zatížení: 0.0 A
• Pracovní teplota: 0 až 50 °C (40 W), příp. až 70 °C (20 W) s pasivním chlazením (až 55 W s aktivním chlazením)
• Možnost přesného donastavení výstup. napětí potenciometrem v rozsahu 2
• Výrobcem deklarovaná životnost: víc než 550 tis. hodin při teplotě 25°C

Závěr

Zdroj patří k nejdůležitějším částem zařízení, protože bez nich je veškerá elektronika k ničemu. Výše uvedené zdroje z mé vlastní dlouhodobé zkušenosti vykazují velmi dobré stabilní parametry a spolehlivou funkci. Při dodržení doporučených rozsahů teplot v závislosti na použitém typu chlazení vykazují tyto zdroje mnohaletou výdrž. V mé praxi se zatím jako spolehlivější ukázal 24 V zdroj LPS45, u které jsem ještě nezaznamenal ani jediný problém. A to některé již mají i přes 10 křížků (rozumějte přes 10 let). Vícenapěťové zdroje LPT45 již díky své složitější konstrukci tak spolehlivé nejsou, občas je potřeba některé vyměnit nebo opravit, ale převážně jde o mnoho let staré kusy a navíc nepřetržitě provozované s pasivním chlazením v uzavřených malých nerezových skříních, kde teploty dlouhodobě přesahují i 40°C.

Pokud tedy potřebujete kompletní zdroje malých rozměrů jsou spínané zdroje ASTEC jednou z možných voleb. Pro bližší technické informace odkazuji na stránky výrobce, či níže uvedené odkazy na datasheety nebo prodejce v ČR.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovské stránky firmy ASTEC - www.astec.com nebo www.astecpower.com
• Datasheet zdroje LPT45 - lpt45.pdf (3 strany)
• Datasheet zdroje LPS45 - lps45t.pdf (3 strany)
• Jeden z maloobchodních prodejců zdrojů ASTEC v ČR, firma Alfatronic - www.rs-components.cz