No esperamos que los fabricantes produzcan ropa de talla única. De manera similar, un componente de ESD no puede resolver todos los problemas y diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos de ESD. Sabiendo que “una talla sirve para todos” no es aplicable al diseño de la fuente de alimentación, a los diseñadores de la fuente de alimentación o a los “superhéroes” de la ingeniería, considere todas las posibles interrupciones del flujo constante de energía y varias formas de mitigarlas. Este tutorial analiza los dispositivos limitadores de voltaje y corriente y los reductores de tiempo de subida para la administración de energía. También presenta herramientas de software gratuitas de bajo costo para ayudarlo a diseñar filtros de paso bajo, verificar la resonancia propia del capacitor y simular circuitos.
Este artículo señala el papel del ingeniero de energía en la definición de cómo garantizar un flujo constante de energía y minimizar las posibles interrupciones. Se revisan los dispositivos que limitan el voltaje y la corriente y reducen el tiempo de subida para gestionar eficazmente la energía. También discutimos varias herramientas de software que son útiles para diseñar y simular filtros de paso bajo y verificar la resonancia propia del capacitor.
La mayoría de nosotros hemos visto la etiqueta de “talla única” utilizada en la ropa, o carteles de mercado que afirman que la fruta fresca es igual de buena. Es raro y no se aplica a la gestión de energía IC. La interferencia de radiofrecuencia (RFI), la interferencia electromagnética (EMI), la susceptibilidad (EMS) y la descarga electrostática (ESD) son peligros potenciales para la seguridad que interrumpen las aplicaciones e incluso pueden poner en peligro la vida. En última instancia, cada aplicación de energía tiene diferentes requisitos, idiosincrasias únicas y trampas de diseño únicas.
Los ingenieros de potencia son la primera línea de defensa, los “superhéroes” de la ingeniería y la panacea para gestionar las fuerzas destructivas en todas las aplicaciones. Estos ingenieros deben ser los primeros en iniciar el proyecto, los consultores para guiar a otros diseñadores y los últimos en mejorar la eficiencia energética del sistema.
Sabiendo que “una talla sirve para todos” no es aplicable al diseño de la fuente de alimentación, dirijo mi atención a la regla del 20 %/80 % para crear un circuito de administración de energía bien diseñado. Siguiendo este principio básico, los diseñadores de fuentes de alimentación deben considerar todas las posibles interrupciones del flujo de energía constante y considerar varias formas de mitigarlas. Para gestionar la potencia, proponemos dispositivos limitadores de tensión y corriente y reductores de tiempo de subida. También presentamos herramientas de software gratuitas y de bajo costo útiles para diseñar filtros de paso bajo, verificar la resonancia propia de los capacitores y simular circuitos.
Papel del ingeniero de potencia
Los ingenieros eléctricos a veces son subestimados. Todos los circuitos deben estar alimentados, y la gerencia puede incluso considerarlo una tarea fácil. Nosotros, los ingenieros, conocemos las respuestas reales, pero también conocemos la responsabilidad y la experiencia que se espera de un diseñador de energía experimentado. Atrás quedaron los días de comprar una fuente de alimentación estándar muy grande y esperar que funcionara. Los consumidores también son conscientes del consumo de energía y las cargas vampíricas (corriente de reserva). Además, a medida que aumentan las cargas de energía, los problemas de seguridad se vuelven una preocupación.
El diseñador de energía actual supervisa y hace cumplir las pautas de diseño de proyectos de energía y conexión a tierra1, como la ubicación y el tamaño de los cables dentro del chasis, la detección remota y los puntos de estrella de alimentación y conexión a tierra en el chasis y la placa. El diseño de la placa se supervisa y organiza para reducir el ruido y mantener un desacoplamiento adecuado en las frecuencias de interés. Las vulnerabilidades de ESD, EMI y RFI son problemas de interfaz con el mundo exterior y se abordan mejor de manera coordinada. Dado que el diseño de la fuente de alimentación comienza con la interfaz externa a la fuente de alimentación de entrada, los diseñadores normalmente necesitan consultar con otros diseñadores para proteger otros puntos de interfaz en todo el sistema.
Al comprender este rol vital, el enfoque principal del diseñador de energía debe reflejar la regla del 20%/80%. En general, muchos sistemas están sujetos a problemas similares de RFI, EMI, EMS y ESD (aquí el 80 %), pero al adaptar y agregar algunos requisitos o componentes especiales (20 %) se brinda protección. (Sí, esto no es arte místico o mágico, pero es por eso que muchas compañías hacen superhéroes a los ingenieros de energía).
¿dónde empiezo?
Necesita acelerar un proyecto, y otro ingeniero dice: “Compre un filtro del catálogo. Póngalo frente a la fuente de alimentación genuina del catálogo”.Un ejemplo típico.
Hmm, te dices a ti mismo. ¿es suficiente? Tal vez, pero es mucho más seguro saberlo con seguridad. Esta es la preocupación de los diseñadores de fuentes de alimentación experimentados que prueban sus soluciones matemática y físicamente, un enfoque sistemático.
Las aplicaciones industriales y de consumo son similares cuando se trata de vulnerabilidades. En estas aplicaciones aparentemente diferentes, es importante que la interferencia externa (ESD, EMI, RFI y EMS) no comprometa la seguridad. En las fábricas, los sistemas de controlador lógico programable (PLC) en los que los cables largos actúan como antenas y los voltajes del motor de cientos de voltios pueden reducirse a cables de datos. Las fábricas y las instalaciones industriales pueden estar al aire libre sujetas al clima, los rayos y los “bucles de tierra”. Los dispositivos de consumo siempre son vulnerables a las perturbaciones de la línea eléctrica.