Strömförsörjningen sprids allt oftare ut på korten i stora elektroniksystem. En fördel är större tillförlitlighet.

Strömförsörjningen är en teknik som ofta hamnar på undantag. De flesta tekniker håller fast vid den gammalmodiga indelningen i svagström och starkström. Och att bra strömförsörjning kräver kunskaper och kostar pengar förtränger man gärna. Men de flesta skriver ändå under på att elektronikens funktion är pinsamt beroende av kvaliteten på just strömförsörjningen.

Det finns en tydlig trend mot decentralisering av stora elektroniksystem såväl inom industriautomation som telefoni. Samma sak gäller för strömförsörjningen. De sprids nu ut i elektroniksystemen efter att sedan urminnes tider varit förvisade till brummande apparatrum i källaren.

- Trenden går mot decentraliserad kraft, säger Steinar Lyning, försäljningschef på Ericsson Standard Components i Billingstad i Norge.

- Man flyttar strömförsörjningen ända ut till kretskorten i form av små DC-DC- omvandlarna på korten. Strömförsörjningen blir då säkrare, vid ett fel påverkas ju bara det lokala kortet.



Få dyra blir många små


Det kan verka riskabelt att ersätta ett fåtal stora och dyra strömförsörjningsenheter med många små och billiga enheter. Men omvandlarna förbättras hela tiden, särskilt vad gäller tillförlitlighet och EMC-egenskaper.

Nya omvandlare har kretsar med lägre inre resistans än äldre kretsar och därmed lägre förluster. Till- och frånslagstiderna blir kortare, vilket också bidrar till att minska förlusterna. Störnivåerna blir dessutom lägre när kapslingarna förbättras, särskillt där in- och utgångarna finns.

Det finns en vild flora av exempelvis DC-DC-omvandlare, men de mindre typerna börjar samla sig kring några vanliga spänningar. Inspänningen ligger ofta på 48 V eller 24 V med rejäla marginaler. Utspänningarna är de vanliga "elektronikspänningarna" 5 V, 13 V och 15 V, och dessutom kommer det alltfler omvandlare som också ger utspänningen 3 V eller 3,3 V.

Ett exempel på en minimal DC-DC-omvandlare är den nya LM2825N från National Semiconductor. I sin första version klarar den inspänningar på upp till 40 V och ger utspänningarna 3 V, 3,3 V och 5 V. Hela härligheten är inklämd i en 24-bens IC-kapsel.

- Det blir alltmer vanligt med den här typen av omvandlare som monteras på kretskort som vilka andra komponenter som helst, säger Bengt Andersson på National Semiconductor i Stockholm.

Men det lilla formatet och likheten med signalbehandlande kretsar har en fallgrop. En effektkrets utvecklar ju ganska mycket värme, något som konstruktören måste ta hänsyn till.

- Kretsen kyls via benen, som leder ned värmen till kopparlaminatet i kortet. Därför måste kretsen ha tillgång till en ganska stor kopparyta där den monteras.



Tillgänglighet A och O


Även vid ABB Industrial Systems vet man att strömförsörjningen är själva fundamentet för elektronikens tillgänglighet. Företaget, som gör styr- och reglersystem, konstruerar själva det mesta av strömförsörjningarna.

- Tillgängligheten blir en allt viktigare faktor, säger Tommy Noaksson vid ABB Industrial Systems.

- Vi använder komponenter som klarar långa drifttider och gör strömförsörjningarna mycket robusta. De ska också tåla en hel del stryk utan att gå sönder.

Här bygger man också upp alltmer decentraliserade strömförsörjningar med DC-DC- omvandlare direkt på kretskorten. Däremot lockar inte de små färdiga omvandlarna ännu.

- Det blir oftast billigare för oss att bygga dem själva, även om det förstås finns undantag.



Nya aktörer ger nya utmaningar


De största utmaningarna inom strömförsörjning finns just nu i telebranschen. Dels decentraliseras elektroniken i telesystemen, dels har avskaffandet av telemonopolen släppt in en massa nya aktörer som vet mer om företagande än om teknik.

- De nya aktörerna är ofta folk med dåliga tekniska kunskaper, säger Dag Björk, kraftförsörjningsexpert vid energidivisionen hos Ericsson Components i Stockholm.

- De köper telesystem bit för bit och har inte den helhetssyn som fanns i de gamla telekolosserna. I början tar de lätt på strömförsörjningen, eftersom bra strömförsörjning kostar en massa pengar. Först efter ett eller ett par avbrott brukar de tänka om på den punkten.

Ett verkligt aber är att elektroniken blir alltmer invecklad och därmed känslig samtidigt som marknaderna växer snabbast i nyindustrialiserade länder.

Ofta är elnäten där underdimensionerade och i dåligt skick med mer eller mindre långa avbrott varje dag.

Då räcker det inte att en normal AXE-station har dubbla matningar från elnätet, dubblerade likriktare och dubblerade reservbatterier plus att allting parallellkopplas.

- Man måste få de nya operatörerna att förstå att tillgängligheten kostar pengar.

En aldrig så hypermodern strömförsörjning med DC-DC-omvandlare i IC-kapslar på kretskorten står sig alltså slätt om inte de mer grovkalibriga delarna av strömförsörjningskedjan får ström.

Det här problemet kommer snart hit till det elektriskt välordnade Nordeuropa, men i en annan form. Decentraliseringen av telesystemen och nya former av telekommunikation via fiberslingor gör att vitala enheter kommer ett pytsas ut i samhällena. Hur man gör en tillförlitlig strömförsörjning för utspridda enheter är ett hittills olöst problem, åtminstone om tillgängligheten ska ligga på samma nivå som idag.

PER STYMNE