การจัดการพลังงาน

การจัดการพลังงานเป็นสิ่งที่มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด ซึ่งหมายถึงการผลิตและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับใช้งานระบบอิเล็กทรอนิกส์ ระบบย่อยในการจัดการพลังงานที่มีประสิทธิภาพอาจส่งผลต่อความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และเวลาในการออกสู่ตลาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องได้ ระบบในปัจจุบันต้องการแหล่งจ่ายไฟที่ออกแบบมาเพื่อผสานรวมกับการออกแบบระบบเพื่อคงไว้ซึ่งประสิทธิภาพที่สูง ในที่นี้เราจะพูดถึงแหล่งข้อมูลต่างๆ ที่เป็นประโยชน์ และเครื่องมือที่จะช่วยคุณในการพิจารณาโซลูชันการจัดการพลังงานที่มีประสิทธิภาพในทุกขั้นตอนของการออกแบบ หลังการผลิต และการบำรุงรักษา


ส่วนประกอบในการจัดการพลังงานนั้นขึ้นอยู่กับสถานะอินพุตและเอาต์พุตเป็นส่วนใหญ่ เช่น แหล่งจ่ายไฟเป็น AC หรือ DC หากแรงดันอินพุตสูงกว่าหรือต่ำกว่าแรงดันเอาต์พุตจะต้องทำอย่างไร กระแสโหลดคือเท่าใด โหลดอาจไวต่อสัญญาณรบกวน หรือต้องการกระแสไฟที่สม่ำเสมอ (สำหรับ LED) หรืออาจจะต้องสามารถเปลี่ยนกระแสได้ตลอดเวลา


แหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์จะใช้เทคนิคการสลับเซมิคอนดักเตอร์เพื่อให้มีแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ และมีความอเนกประสงค์ในการแปลงพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ เรกูเลเตอร์ในการสลับ IC ในปัจจุบันมีขนาดเล็ก ยืดหยุ่น และสามารถทำการบัค (ลดระดับ) หรือบูสต์ (เพิ่มระดับ) หรือแม้กระทั่งบัค-บูสต์ (เพิ่มและลด) ได้


ตัวแปลงบัคคือตัวแปลงโหมดสวิตช์สำหรับลดระดับซึ่งมีประสิทธิภาพและความยืดหยุ่นสูงที่อัตราส่วน Vin / Vout และกระแสโหลดสูง ส่วนตัวแปลงบูสต์นั้นจะใช้เมื่อต้องการให้ Vout สูงกว่า Vin ตัวแปลงบูสต์จะปรับระดับแรงดันอินพุตให้เป็นแรงดันเอาต์พุตที่สูงขึ้น เรกูเลเตอร์สลับบัค-บูสต์คือการผสมผสานระหว่างตัวแปลงบัคและตัวแปลงบูสต์ สำหรับการใช้งานที่แรงดันอินพุตเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ซึ่งอาจต่ำกว่าหรือสูงกว่าแรงดันเอาต์พุต


ส่วนประกอบวงจรรวม เช่น เรกูเลเตอร์สวิตช์ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบเชิงเส้น ตัวแปลงแรงดันคาปาซิเตอร์แรงดันแบบสลับ ตัวแปลง DC-DC โซลูชัน AC-to-DC การจัดการพลังงานแบบ PMIC การจัดการแบตเตอรี่ การจ่ายไฟเลี้ยงผ่านสายอีเทอร์เน็ต (PoE) และอุปกรณ์อ้างอิงแรงดันคือองค์ประกอบทั่วไปของการจัดการพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์


คุณสมบัติเฉพาะตัวและข้อได้เปรียบบางส่วนนั้นจะกล่าวถึงในด้านล่างนี้


ตัวแปลง DC-DC: ตัวแปลง DC/DC อาจเป็นการผสมผสานระหว่างตัวแปลงบัค ตัวแปลงบูสต์ และ/หรือ LDO ในชุดอุปกรณ์เดียวได้ เรกูเลเตอร์สลับ DC/DC นั้นออกแบบมาเพื่อตอบสนองการออกแบบที่สำคัญทั้งสิ้น เช่น ช่วงแรงดันอินพุตกว้าง แรงดันอินพุตต่ำ ใช้งานง่าย ความหนาแน่นของพลังงานสูง และพลังงานแบบดิจิตอล


โซลูชัน AC-to-DC: ใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านพลังงาน ที่กำลังอินพุตมีรูปคลื่นไซน์ในความถี่ 50 Hz หรือ 60 Hz ที่ต้องแปลงพลังงานเอาต์พุตเป็น DC ตัวแปลง AC-DC อาจมีเอาต์พุตได้มากกว่าหนึ่งชนิด และอาจมีคุณสมบัติเช่น ป้องกันกระแสเกิน แรงดันเกิน หรือไฟฟ้าลัดวงจร


การชาร์จไร้สาย:การชาร์จแบตเตอรี่แบบไร้สายหรือการชาร์จไร้สายแบบเหนี่ยวนำเป็นวิธีการส่งถ่ายพลังงงานไฟฟ้าจากเครื่องชาร์จไปยังอุปกรณ์โดยไม่ต้องต่อสายไฟ การชาร์จไร้สายนั้นมีพื้นฐานบนหลักของคลื่นแม่เหล็ก หรือการส่งถ่ายพลังงานแบบเหนี่ยวนำ (IPT)


การจัดการแบตเตอรี่: การจัดการแบตเตอรี่จำเป็นสำหรับควบคุมกระแสการชาร์จและแรงดันเอาต์พุตให้มีความแม่นยำสูงเพื่อให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานและประสิทธิภาพสูงสุด เพื่อจัดการคุณสมบัติเหล่านี้ การจัดการแบตเตอรี่จึงใช้ IC เซนเซอร์แบตเตอรี่ IC ควบคุมเซลล์แบตเตอรี่ และ IC ชาร์จแบตเตอรี่


การจ่ายไฟเลี้ยงผ่านสายอีเทอร์เน็ต(PoE): PoE เป็นเทคโนโลยีมีความเติบโตอย่างต่อเนื่องในการส่งพลังงานผ่านสายอีเธอร์เน็ตไปยังโหลดแทนการใช้สายไฟเพิ่มเติม ระบบ PoE มีความน่าเชื่อถือสูง สะดวก และมีต้นทุนต่ำ โทรศัพท์ IP จุดเชื่อมต่อไร้สาย กล้องนิรภัย เป็นตัวอย่างการใช้งานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น


อุปกรณ์และเครื่องมือสำหรับออกแบบ

ผลิตภัณฑ์เด่น

MAXIM

Integrated USB-C Buck Charger Reduces Size by 30%

ซื้อเลย
Renesas

Analog Power Modules with fully integrated DC/DC switching buck converter in one package

ซื้อเลย
Traco Power

TEC 2/3 (WI) Series Next Generation 2/3 Watt SIP-8 DC/DC converters

ซื้อเลย
XP Power

New 40W & 60W open frame AC-DC power supplies.

ซื้อเลย
Murata

Murata DLW43MH Series Common Mode Choke Inductors

ซื้อเลย
Murata

DLW32SH high performance wound type chip common mode choke coil

ซื้อเลย
TENMA

Wide Range Programmable DC Power Supplies from Tenma

ซื้อเลย
B&K PRECISION

B&K Precision 9201 - 200W multirange power supply

ซื้อเลย

ซัพพลายเออร์เด่น

MAXIM
RENESAS
XP Power
Traco Power
BOURNS
MURATA POWER SOLUTIONS
KEITHLEY
EA ELEKTRO-AUTOMATIK