Fuentes de alimentación - ¿Fabricar o comprar?
Individualmente, el coste de los componentes de una fuente de alimentación es alto en comparación con la compra de una fuente de alimentación disponible. Por ejemplo, una fuente de alimentación comercial de 30A 5V cuesta aproximadamente 5 veces menos que el coste de hacer la misma fuente de alimentación y las fuentes de alimentación ya ensambladas pueden venir con una garantía de 5 años. Por lo tanto, por lo general tiene sentido diseñar sólo lo que no se puede comprar.
Sin embargo, a veces se puede necesitar una fuente de alimentación que es muy singular y especializada. Muchas empresas tratan de diseñar la suya propia. Algunos tienen éxito, pero muchos incurren en grandes gastos y pierden un valioso tiempo de salida al mercado, ya que simplemente no saben cómo diseñar sistemas de alimentación que sean estables, fiables, que se puede fabricar en grandes cantidades, y funcionen durante largos períodos de tiempo. A menudo no saben cuándo diseñar ellos mismos y cuándo comprar lo que necesitan.
Cuando comprar
Muchas veces, a uno le dicen que “quita esa partida de 40 dólares del sistema de red para reducir el coste.” Después de todo, es sólo una fuente de alimentación y cualquier joven ingeniero puede hacerla, ¿verdad? A menudo, organizaciones con competencias básicas diferentes a la electrónica de potencia no tienen la formación, las personas, o los equipos de prueba adecuados, y no son conscientes de los problemas asociados. Se tiran de cabeza en un área donde no están preparados para nadar. El error está en suponer que las fuentes de alimentación son componentes simples y pueden ser diseñados por cualquier persona. ¿Por qué hay empresas externalizando la fabricación a proveedores EMSI? En pocas palabras, les cuesta menos y pueden hacer un mejor trabajo que el hecho en sus propias instalaciones. Tenga en cuenta también que sus clientes pueden tener clientes más exigentes que usted. La calidad, la fiabilidad y el coste han sido reforzados en el proceso y por lo tanto el coste total se puede reducir en la compra de fuentes pre-ensambladas.
Cuando fabricar
A veces uno no puede evitar tener que fabricar su propia fuente de alimentación. ¿Cuándo tiene sentido construir su propia fuente de alimentación?
• Si usted no puede comprar algo que se adapte a sus necesidades comerciales.
• Si el requisito para el diseño de su propia fuente puede ser gestionado con semiconductores disponibles o partes de módulos de alimentación en chip con un buen soporte del personal de ingeniería de aplicaciones y herramientas software de diseño.
• Si usted tiene acceso a los equipos de ensayo adecuados y tiene la experiencia y el tiempo para hacer el trabajo correctamente.
• Hay tiempo para hacer las cosas bien.
• Si la compra de una fuente es realmente demasiado costosa para la aplicación y usted va a construir algo que marque la suficiente diferencia.
A pesar de que hay excelentes recursos disponibles, el mejor consejo sobre el uso de diseños de referencia, es que no se debe poner la responsabilidad del diseño en sus proveedores de componentes sin algún esfuerzo interno. El diseñador y la empresa con el producto, son en última instancia, responsables del sistema o producto final. No continúe sin hacer las suficientes pruebas y una evaluación del diseño, y asegurarse de que el diseño va a funcionar en tiempo y temperatura. Haga una evaluación práctica del producto y / o simulación. No confíe plenamente en el diseño de referencia de un proveedor de semiconductores ni vaya directamente a la producción por volumen.
Independientemente de la tecnología o la topología de control utilizado, las empresas deberían invertir en la formación, herramientas de diseño, equipos de prueba y software para validar el diseño, para superar las expectativas de la aplicación deseada. Hay muy buenos recursos disponibles, en muchos casos, sin coste o con una mínima inversión de tiempo y recursos. Los proveedores pueden proporcionar diseños de referencia, tablas de evaluación y software de diseño, a menudo sin coste alguno. En muchos casos también suministrará los archivos gerber que puede introducir en su propio sistema, listo para empezar.
Consideraciones de diseño si usted “Fabrica”
Hay algunas preguntas que se debe hacer antes de hacer su propia fuente de alimentación o sistema de electrónica de potencia. En primer lugar, es importante tener en cuenta qué tipo de sistema de convertidor de potencia necesita. Esto determina el nivel de complejidad del esfuerzo global de diseño, los riesgos y los requisitos reglamentarios. ¿Tiene el equipo de prueba adecuado? Se necesitan analizadores de frecuencia de respuesta, cargas electrónicas, comprobadores de seguridad eléctrica y otros equipos especializados, y muchos simplemente no tienen estos elementos a mano. ¿Tiene personal con experiencia para diseñar fuentes de alimentación con las habilidades adecuadas? Considere el magnetismo, el diseño PCB, toma de tierra, y las técnicas de blindaje necesarias. El autorouter deberá apagarse, y se necesitarán habilidades manuales de diseño. Se necesitan técnicas de separaciones de seguridad en el diseño que deben cumplir con las pautas de fuga.
Comience preguntándose es off-line o DC-DC. ¿Está aislado o no aislado? ¿Está disponible comercialmente con un rendimiento probado? Las piezas con materiales integrados pueden estar disponibles. A niveles de potencia más bajos, los componentes de las compañías de semiconductores ahora están altamente integrados, muchos incluso contienen el inductor en el interior del encapsulado que forma lo que comúnmente se llama PSIP o módulo fuente de alimentación. Si el diseño requiere aislamiento, ¿tiene la experiencia y el equipo para llevar a cabo pruebas de seguridad eléctrica en los diseños, con las especificaciones y normas de seguridad mundiales? ¿Sabe cómo diseñar magnetismo con las autorizaciones requeridas por las agencias de seguridad y los permisos?, Considere la posibilidad de las horas de funcionamiento, ¿va a ser una aplicación de alta fiabilidad 24x7? Tal vez tenga sentido comprar si se necesita alta potencia off line, aislado, y se necesita una fiabilidad demostrada fuera de la caja, y los volúmenes no son suficientes para justificar un esfuerzo para fabricarlo usted mismo.
El coste de obtener aprobaciones de los organismos de seguridad es grande y necesita tiempo. Si el producto se enviará a nivel internacional, necesitará una amplia gama de rangos de tensión de entrada de 85 a 265Vac 50-60 HZ y requerirá aprobaciones de los organismos para su aceptación en todo el mundo, ¿está preparado para el coste y las demoras? ¿Tiene expertos en seguridad en el personal, que conozca los requisitos reglamentarios y pruebas? Considere la posibilidad de EMI-RFI. Las fuentes de alimentación conmutadas pueden generar mucho ruido y más si no se diseñan adecuadamente. Los organismos reguladores no tienen sentido del humor o simpatía por los pobres diseños de fuentes de alimentación conmutadas.
Fabrique con más herramientas y recursos que nunca
Si después de considerar estas cuestiones decide fabricar su fuente de alimentación, se recomienda encarecidamente que involucre a proveedores lo antes posible en la definición, selección y proceso de diseño. Mientras antes busque apoyo y asistencia, más tiempo tendrá para hacer las cosas de una manera ordenada, con una mayor flexibilidad y más opciones. Una agenda de proyecto pierde flexibilidad cuanto más nos acercamos a la fase de prototipo y producción.
Con la eficiencia energética, las regulaciones, que se convierte sucesivamente en una consideración a nivel de sistema, tener en cuenta la electrónica de potencia en primer lugar del proceso es fundamental. No elija la parte incorrecta, topología o circuito, sólo por tener unidades en stock montadas con fallos. Nada tiene que ser diseñado en el vacío, hay un montón de recursos disponibles para ayudarle a implementar con éxito su diseño en las situaciones apropiadas. Si usted va a diseñar su propia fuente de alimentación, la buena noticia es que hay más apoyos que nunca. Los nuevos desarrollos en tecnología, disponible en Mouser incluyen productos para muchos niveles de convertidores de potencia. Hay un montón de recursos disponibles para ayudarle a implementar con éxito su diseño casero, en las situaciones apropiadas. Tanto si comprar, como si fabrica, Mouser ofrece los productos de más de 450 proveedores con los recursos disponibles para cualquier nivel de potencia y está a su disposición para ayudar.
Con más de 25 años de experiencia en la industria electrónica y de semiconductores, Kevin ha ocupado puestos de productos semiconductores en Freescale Semiconductor, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor y Motorola Semiconductor. Kevin también tiene una amplia experiencia como ingeniero de diseño en electrónica médica y en el campo de la electrónica militar.
Autor:
Por Kevin Parmenter, Autor en colaboración, Mouser Electronics
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