About / Advertise
Fler och lägre spänningar kräver omvandlare nära lasten
Med sjunkande kretsspänningar blir det en allt smartare lösning att omvandla matningsspänningen i flera steg fram till förbrukaren. Det kallas distribuerad strömförsörjning.
Gränsen på en volt är passerad och siktet är nu inställt på en halv. För varje generation digitala kretsar sjunker spänningen. Effektkraven är dock desamma vilket betyder att strömmarna blir allt högre. Dessutom blir spänningarna fler. Det var länge sedan 5 och 12 V räckte. Idag kan samma kort kräva tio spänningar.Med sjunkande kretsspänningar blir det en allt smartare lösning att omvandla matningsspänningen i flera steg fram till förbrukaren. Det kallas distribuerad strömförsörjning.
Det här betyder sammantaget att distribuerad strömförsörjning allt oftare är den effektivaste lösningen i till exempel telekomstationer-nas 48 V-matade rack av linjekort.
- Framför allt är det de låga spänningarna ute på korten som gör att utvecklingen driver åt det hållet, säger Mikael Theorén, svensk vd för norska kraftkonstruktören Abletec.
Distribuerad strömmatning innebär att spänningen omvandlas så nära förbrukaren som möjligt. Ju högre spänning på transportsträckorna desto lägre blir strömmen och därmed effektförlusterna.
Telekomstationernas batteriuppbackade 48 V-linjerack är en viktig användare av distribuerad strömmatning. I en centraliserad arkitektur matar ett ensamt kraftkort alla förbrukarspänningar till bakplanet. Med distribuerad strömförsörjning får bakplanet en enda spänning, som omvandlas lokalt av DCDC-omvandlare på korten.
Omvandlingen kan ske i ett, två och ibland tre omvandlingssteg. Priset är att varje steg tar en tugga av verkningsgraden.
Bättre ingenjörslösning
Distribuerad strömmatning kräver också fler komponenter. En central omvandlare på 400 W kostar mindre än fyra 100 W-omvandlare nära förbrukaren. Det är en nackdel för användaren, men tillverkarna får sälja mer, vilket säkert är en anledning till att de länge talat sig varma för distribuerade lösningar.
En annan nackdel med distribuerade lösningar är risken för överdimensionering. Den centrala omvandlaren kanske kan minskas ner från 400 till 200 W, om alla förbrukare inte är aktiva samtidigt.
Fördelarna med distribuerad strömförsörjning är dock många. Distribution är en ingenjörsmässigt bättre lösning. Att varje kort reglerar sin egen spänning betyder att kort med olika spänningskrav är utbytbara.
Modifieringar av ett kort har inga återverkningar utanför kortet. Filtrering kan anpassas individuellt. Och smart teknik som Power sequencing (att starta komponenter i rätt tidsordning) löses enklare på kortet.
Det är också enklare att konstruera redundans i hela systemet. När ett kraftkort som leverar alla spänningar slås ut, slås hela racket ut. Alltså behövs ett helt rack i redundans. I motsvarande distribuerade system slås bara ett kort ut, och det räcker att ha det i redundans.
- Det är mycket därför jag själv valt distribuerade lösningar i linjekort. För om man bara tittar på kostnaden kan ett centralt kraftkort vara billigare, säger Karl Leche, säljchef för inbyggnadsprodukter på Emerson.
Den nära omvandlingen ger flera prestandafördelar. Korta ledningar ger mindre induktionsstörningar. Och en liten skillnad mellan in och utspänning betyder att små induktorer kan användas i omvandlaren, vilket ger bättre transientresponser.
- En processor drar i ena sekunden 100 mA, i nästa 4 A. Då vill man kunna reglera spänningen så snabbt som möjligt, förklarar Håkan Karlsson på Linear.
En miljöfördel med distribution är att värmeförluster sprids i datorrummet och blir enklare att hantera.
Jan Tångring
