برق پشت گرما: مطابق با منابع تغذیه هیترهای کارتریج 5 ولت

یک مهندس یک بخاری کارتریجی 5 ولتی با کیفیت بالا-و{2}}که می‌تواند 40 وات را تحمل کند، انتخاب می‌کند، آن را دقیقاً نصب می‌کند و به یک شارژر دیواری USB معمولی متصل می‌کند. نتیجه رضایت بخش نیست. سیستم برای رسیدن به دمای مناسب مشکل دارد. مردم معمولاً بخاری را مقصر می دانند، اما مشکل اصلی به طور کلی منبع تغذیه کم یا نامتناسب است که بی سر و صدا در بالادست قرار دارد.

در سیستم‌های DC جریان پایین-ولتاژ بالا-، منبع تغذیه و بخاری بسیار نزدیک به یکدیگر هستند و طبق قوانین اولیه برق قابل تغییر نیستند. برای راه اندازی یک بخاری 40 وات در 5 ولت، به جریان ثابت 8 آمپر (I=P/V) نیاز دارید. بیشتر شارژرهای USB{8}A فقط می‌توانند 2.4 آمپر یا کمتر شارژ شوند. حتی شارژرهای فعلی USB{11}}C Power Delivery (PD) تنها در صورتی می‌توانند بیش از سطوح پایه 5V/3A (15W) را تامین کنند. فقط اتصال بخاری به درگاهی که مذاکره نشده است، برق آن را قطع می کند.


وقتی عرضه خیلی کم است چه اتفاقی می‌افتد

اگر منبع تغذیه نتواند تقاضا را برآورده کند، سیستم به یکی از دو روش خراب می شود:

محدود کردن/خاموش کردن جریان: یک منبع "هوشمند" با حفاظت جریان بیش از-خروجی را محدود یا قطع می کند و از رسیدن بخاری به نقطه کار خود جلوگیری می کند.

کاهش ولتاژ: یک منبع ارزان قیمت و تنظیم نشده، ولتاژ خروجی خود را زمانی که تحت بار باشد از دست می دهد. اگر بخاری به جای 5.0 ولت فقط 4.0 ولت دریافت کند، توان خروجی آن به حدود 64 درصد از آنچه باید باشد کاهش می یابد (P∝ V²). بخاری که مردم فکر می کنند "ضعیف" است در واقع بخاری است که برق کافی دریافت نمی کند.

جهش مهم "شروع سرد".

جریان هجومی که اغلب به عنوان موج "شروع سرد" شناخته می شود، مشکلی است که اغلب نادیده گرفته می شود. سیمی که مقاومت می کند (معمولا NiCr) دارای ضریب دمایی مثبت (PTC) است. هنگامی که هوا سرد است، مقاومت آن می تواند از 1/10 تا 1/20 کمتر از زمانی که گرم است باشد. بنابراین، هنگامی که برق روشن می شود، اولین اسپک جریان می تواند 10 تا 20 برابر جریان حالت ثابت- باشد. یک بخاری 8 آمپری می تواند برای مدت کوتاهی به 80 تا 160 آمپر نیاز داشته باشد.

منبع تغذیه باید به اندازه کافی قوی باشد تا بتواند بدون روشن کردن محافظ، این جهش را کنترل کند، یا مدار کنترل باید دارای ویژگی شروع نرم- باشد. شروع نرم-به آرامی ولتاژ و جریان را افزایش می‌دهد که هجوم را محدود می‌کند. این نه تنها منبع تغذیه را محافظت می کند، بلکه استرس حرارتی و مکانیکی روی سیم پیچ داخلی بخاری را نیز کاهش می دهد که باعث دوام بیشتر آن می شود. این یک اصل است که برای مدت طولانی در لوله خلاء و سایر کاربردهای گرمایش مقاومتی شناخته شده است.

دشمنی که نمی توانید ببینید: مقاومت سیم کشی

In a 5V system, every milliohm of resistance in the power path is a thief. If the load is 8A and the cable and connection resistance is only 0.1 ohms, the voltage will drop by 0.8V (V_drop = I*R). The heater terminals now only have 4.2V, which is a 16% voltage loss that leads to a >30 درصد تلفات برق انرژی ای که هدر می رود به صورت گرما در سیم ها و کانکتورها ظاهر می شود. بنابراین، استفاده از سیم‌های کوتاه و ضخیم (16 AWG یا بزرگتر برای اجراهای بیش از چند اینچ) و کانکتورهای جریان بالا فقط یک پیشنهاد نیست. این یک نیاز اساسی برای عملکرد است.

نیاز به قدرت پایدار و پاک

منبع تغذیه DC کنترل شده برای مدیریت دقیق دما ضروری است. ولتاژ خروجی یک منبع تغذیه تنظیم نشده با تغییر در خط AC و بار تغییر می کند، که باعث رانش خروجی بخاری می شود. این امر ثابت نگه داشتن کنترل PID را غیرممکن می کند که باعث بالا و پایین رفتن دما می شود. یک منبع تغذیه تنظیم‌شده خوب یا یک برد درایور بخاری جداگانه با کنترل PWM (مدولاسیون عرض پالس) از طریق ماسفت‌ها، DC پایدار و تمیزی را که برای عملکرد مطمئن نیاز دارید، به شما می‌دهد.

نتیجه گیری: یک سیستم برق همه در یک-

عملکرد بخاری کارتریجی 5 ولت مستقیماً با نحوه دریافت برق از بقیه سیستم ارتباط دارد. انتخاب بخاری صرفا اولین قدم است. طراحی سیستم باید شامل موارد زیر باشد:

منبع تغذیه ای که می تواند جریان پیوسته لازم را در 5 ولت فراهم کند و جریان هجومی را مدیریت کند.

سیم کشی مناسب با مقاومت کم و انتهای قوی.

تنظیم ولتاژ برای ثابت نگه داشتن چیزها.

مدار شروع نرم-برای دوام بیشتر بخاری (برای دستگاه هایی با قدرت زیاد).

معماری تحویل نیرو باید برای کار با مولفه حرارتی برای برنامه‌های کاربردی{0} حیاتی ایجاد شود. بررسی ظرفیت فعلی، سیم‌کشی و تنظیم اطمینان حاصل می‌کند که پتانسیل کامل و وات نامی بخاری کارتریج در پایانه‌های آن رسیده است. این آن را از یک گلوگاه احتمالی به یک منبع حرارتی قابل اعتماد و کارآمد تبدیل می کند.