Tolerance napájecího napětí elektroniky

Kit

Tolerance napájecího napětí elektroniky
« kdy: 08. 05. 2017, 17:42:30 »
Některé přístroje, např. modem nebo NAS, mívají externí napájecí zdroj na 12 voltů. Jenže nikde už nebývá uvedena tolerance vstupního napětí, takže si nejsem jist, zda místo přiloženého transformátoru mohu tento přístroj zapojit na autobaterii, která toto napětí může mít ve značném rozpětí.

Stabilizovat 12 V z baterie na přesných 12 V není zrovna jednoduché a ztráty jsou přitom dost velké. U některých přístrojů to přitom ani nemusí být potřebné. Jaké s tím máte zkušenosti? Jak tento problém řešíte?


elektrik

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #1 kdy: 08. 05. 2017, 18:15:36 »
U elektroniky by mělo být +-10 %. Takže 13,2 V max. Z hlediska příšerné kvality čínských adaptérů jsou často tolerance ještě větší. Např. se mi nějak podělal napáječ modemu a dával 17 V místo 12. Modem sice nejel, ale ustál to. Ale spoléhat se na to moc nejde.

Franta <xkucf03/>

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #2 kdy: 08. 05. 2017, 18:16:03 »
Jednak tam bude nějaká tvrdá hranice, od které se tam něco spálí nebo to dokonce začne hořet – ta může být relativně vysoko (a 12 V autobaterií na ní asi nedosáhneš).

A jednak jde o to, že nadměrným napětím způsobíš vyšší zahřívání některých součástek. Nějaká tolerance tam bude – přístroj většinou nepočítá s tím, že by byl připojen k laboratornímu zdroji s přesným a vždy stejným napětím – pravděpodobně má na vstupu nějaký stabilizátor, který zaručí funkčnost i při vyšším napětí – jen se ta přebytečná energie převede na teplo. Jelikož výrobce k tomu asi žádnou dokumentaci nedává, tak si to budeš muset vyzkoušet/změřit sám – teploměr, termokamera, dlouhodobější pozorování… Buď to bude v pohodě (dost pravděpodobné), nebo bude potřeba někam přidat chladič, případně upravit skříň/kryt, zlepšit ventilaci…

Můžeš to rozebrat, kouknout, jaké tam jsou součástky a najít dokumentaci k nim – tam se třeba dočteš, v jakých teplotách mohou pracovat, jaké mají maximální napětí na vstupu nebo jak se mají chladit.


Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #4 kdy: 08. 05. 2017, 18:36:12 »
U elektroniky by mělo být +-10 %.
[zdroj?]


elektrik

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #5 kdy: 08. 05. 2017, 18:53:01 »
[zdroj?]
Norma ATX. A je to tedy 5 %. 10 % je u záporného 12 V. Pardon :)

Kit

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #6 kdy: 08. 05. 2017, 18:58:59 »
Taky:
https://electronics.stackexchange.com/questions/84667/stabilize-12v-to-12v
https://electronics.stackexchange.com/questions/13910/easiest-way-to-regulate-a-12-v-battery-to-regulated-12-v

Tyhle varianty už mám tak nějak vyzkoušené. Ochrana zenerkou je příliš primitivní a zatěžuje baterku. Dvojitý spínací regulátor s tou účinností také moc nezáří, ale zřejmě je jediným rozumným řešením.

Nejjednodušší bude zvýšení jmenovitého napětí soustavy na 24 V, které mám v plánu. Step-down měničem z toho udělám těch 12 voltů vcelku snadno.

Provizorním řešením by mohlo být step-up na baterce na 24 V, rozvést ke spotřebičům a step-down upravit na požadovanou hodnotu daného spotřebiče.

Jenda

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #7 kdy: 08. 05. 2017, 21:06:27 »
Jak tento problém řešíte?
Podívám se do schématu (pokud žiješ v zemi, kde je povolené reverzní inženýrství, můžeš zařízení rozebrat a podívat se do něj), zjistím, že je na vstupu spínaný zdroj, který má vstupní rozsah 7-20 V, a připojím to.

elekroworld

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #8 kdy: 08. 05. 2017, 23:45:16 »
Ono je dost podstatný rozdíl mezi horní a dolní hranicí, při dolní hranici hrozí jen zásek, kdežto efekty vysokého napětí každý zná. Například mám odzkoušeno, že notebook s 20 vstupem funguje i při 15V.

Jsou tam step down měniče a ty mají určitý minimální rozdíl napětí, který musí být na obou stranách, může to být třeba i 1.5V, ale to je jen informace u mého měniče. Pak stačí vědět, na jaké napětí se  to napětí ze zdroje snižuje v prvním kroku. Dle mě je to 12V napětí v případě notebookové baterie.

Mirek

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #9 kdy: 09. 05. 2017, 00:26:37 »
A jednak jde o to, že nadměrným napětím způsobíš vyšší zahřívání některých součástek.
Opravdu? Jsi si jistý? A co se stane když bude napětí naopak nižší než 12 V? A nebude to všechno záležet na tom, jak je udělaný napájecí zdroj v tom zařízení? A dávají se dnes ještě vůbec lineární regulátory do podobných věcí?

ES

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #10 kdy: 09. 05. 2017, 11:04:12 »
Na ostrovni fotovoltaice (drive 12V olovene baterie ((11.5-15V)), ted 13V LiFe..((12.8-14V)) ) mam podobnejch veci nekolik.
U modemu svitchu routeru neni problem, ve vsem je spinanej stabilizator (LM.. TL.. xx..) na 5V 3.3V a pod.  se vstupnim
napetim min20V a filtracni kondenzatory na 16V takze tak maximalne vymenit za C na 25V
U NASu je na vnitrni elektroniku taky stabilizator ALE NE na 12V vetev pro hardisky, ty by chcipli po pripojeni nabijecky
(nad 12.8V urcite) na NAS musi bejt 12/12 DC/DC nebo pouzit model co ma 2.5" hdd to by ostatne pri provozu na baterii
bylo stejne vhodny. je velkej rozdil jestli 25W nebo 8W

Pavouk106

  • *****
  • 2 395
    • Zobrazit profil
    • Můj blog
    • E-mail
Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #11 kdy: 09. 05. 2017, 12:54:45 »
Zkus si změřit napětí na adaptéru k modemu/routeru/switchi/... na prázdno a v zátěži. Mám doma 9V/500mA od switche, kterej dává navolno 12V a po připojení ke switchi 8,5V. Zjevně v sobě nemá žádnou regulaci a jede podle zátěže... Takovýmu switchi (kterej na sobě má napsáno "Input: 9V" by zřejmě třeba 10V nevadilo. Ale nezkoušel jsem to.

Jen chci poukázat a to, že zařízení na sobě mají napsáno něco konkrétního, ale ty zdroje, který jsou k nim přibalený, jim často dávají leccos. Pak by asi 0,5-1V navíc z autobaterie ničemu nevadil.

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #12 kdy: 11. 05. 2017, 17:38:47 »
+1 pro Jendu, Pavouka, Mirka a ES.

Bacha na 3.5" HDD, ty si berou z 12V napětí pro pohon motoru - a přesto že to je dost "hovězí" elektronika (nějaký třífázový PWM můstek) tak bych byl opatrný. Ale 2.5" disky a cokoli menšího jede na 5V nebo míň. (nevím jak "enterprise 2.5", kdyžtak zkontrolovat v dokumentaci.)

Takže vlézt dovnitř a rozhlédnout se po velkých elytech poblíž napájecího vstupu, na kolik jsou voltů. Jak už tu někdo říkal, minimum bude 16, a to ještě neznamená, že to při 16.1 bouchne. Ale zbytečně bych vodnaté elyty netrápil nad jejich jmenovité napětí, údajně mají optimální životnost pokud se provozují tak na půlku jmenovitého napětí. Polymery není třeba napěťově tolik naddimenzovávat. Samotné PWM kontroléry mají často rozsah třeba do 40 V. Otázkou je případně napěťová pevnost použitých spínacích MOSFETů, ale taky tam je rezerva. Bavíme se celou dobu o snižujících měničích. Proč? Protože všechna logika uvnitř jede na 3.3V, nebo dneska spíš na 2.5, 1.8, nebo Vcore někde okolo 1 V (BayTrail ATOM, 22 nm, Vcore = cca 0.8 V). Čili těch vstupních "12 V" vidí fakt jenom vstup prvního VRM.

Některé počítače/motherboardy se vstupem 12V jmenovitých můžou mít hlídání, zda je těch 12V ve správném rozsahu (ADM706 apod.) a pokud ne, "hlídač" stáhne desku do tvrdého resetu.

Ad routery, switche, wifi APčka apod. s externím adaptérem "obtloustlá černá zástrčka do zdi": externí adaptéry jsou cca ve dvou variantách: těžké železné trafo bez stabilizace (třeba 12 V jmenovitých, ale klidně 19 V naprázdno) nebo nějaký spínaný měnič. Dělají se i železná trafa se stabilizací, dokonce přepínatelnou, ale ta se dají koupit leda zvlášť, k prašivým APčkům toto nikdo nepřibaluje. Spínané adaptéry mívají tradičně stabilizaci, chtělo by se říci "z principu funkce", ale viděl jsem i nějaké nabíječky tuším od Nokie, maličké lehoučké spínané, 5V jmenovitých, ale reálně z nich naprázdno leze 8 V. Uvnitř je jenom VF trafo, třínohý samokmitající spínač v pouzdru TO92, na výstupu dioda a kolem asi dva kondíky. Hrůza a děs. Tolik ke stabilizaci externích adaptérů.

Lineární stabilík jsem viděl naposled fakt už hodně dávno, v nějakém prašivém switchi za tři stovky... to se dneska už nevidí. Tuším jsem to tehdy řešil tak, že jsem ho vyletoval a přemostil jsem + ze vstupního dutého konektoru na původní výstup stabilíku (7805), zahodil jsem původní železné trafo a místo něj jsem použil spínaný stabilizovaný adaptér na 5V. Zařízení, které má na vstupu spínaný snižující měnič, nebude víc žrát a hřát jenom proto, že mu přivedete o něco vyšší vstupní napětí. U zapojení spínaných měničů s odděleným primárem, typicky u full-range zdrojů na 100-240V, je tomu dokonce přesně naopak: při nízkém vstupním napětí má zdroj větší tepelnou ztrátu = nižší účinnost, protože si na primáru vezme vyšší proud, za jinak stejných okolností (= uvažujeme shodný odběr zátěže).

Pokud fakt chcete udělat svým přístrojům dobře, a dodat jim z baterek hezkých stabilních 12V, mrkněte na DC/DC převodníky MeanWell SDR series. Udávaná účinnost SDR-30 je kolem 85%. Starší SD- series jsou na tom hůř, jenom lehce přes 70%. Tyhle měniče mají galvanické oddělení mezi primárem a sekundárem. Zmíněné dvě modelové řady se tuším navzájem liší taky stylem ochrany výstupu proti přetížení (hiccup vs. konst.proud).

Když se podívám na součástkovou základnu (pro bastlíře) tak vidím moderní buck-boost konvertory se synchronním usměrněním (interní spínače nebo externí diskrétní FETy) s deklarovanou účinností vysoko přes 90%. Viz např. LTC3115-1 nebo LTC3789. Ale tyhle součástky zatím kolem sebe moc nepotkávám a kromě toho nepodporují galvanické oddělení výstupu. Ještě mě napadlo, pokud není 12V baterka definitivně dána shůry, že by možná bylo v několika ohledech vhodnější, zapojit baterky na 24 V (+/- autobus podle fáze nabíjecího/vybíjecího cyklu) a na výstupu by pak stačil prostý snižující měnič na 12 V, což je z hlediska bastlení citelně veselejší písnička, i pokud s ohledem na účinnost půjdete do synchronního usměrnění.

Když už jsme u těch rozvodů 12/24V z baterky nebo ze silnějšího měniče (zejm. pokud má ochranu výstupu limitem na konst.proud), ještě bych si dovolil upozornit: zařiďte si nějak jištění rozvodu proti nadproudu a zkratu. Klidně tavnými pojistkami: autařskými, na DIN lištu, jak je ctěná libost - ale aspoň jednu pojistku na výstup baterky/zdroje, nebo líp selektivně k jednotlivým spotřebičům. Ono těch 12V nekope a nekouše, ale může způsobit požár.

12121

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #13 kdy: 12. 05. 2017, 09:12:01 »
Různé AP/routery a podobně mají velký rozsah napájecího napětí. Čím vyšší "oficiální" vstupní napětí, tím větší rozsah. Máte k nim zdroj třeba 9V, koupíte to stejný za měsíc a je u toho přibalen zdroj 12V. Chce se to podívat dovnitř na první měnič (nebo prostě na ten, kam vede přímo vstupní napětí). Jednou se mi ale podařilo router zničit - Dodávaný zdroj byl 12V a ze zkušenosti s hromadou ostatních (používám primárně mikrotiky co mají oficiálně rozsah 10-28V)  jsem tam připojil 24V. No, nezvládl to. Po zkoumání integráče co odešel měl v datasheetu v absolute maximum rating max 18V, normální pracovní napětí do 16V.
Takže někdy pozor na to. Na druhou stranu se najdou i zdroje (tím myslím měnič vevnitř zařízení) co má vstup třeba od 8 do 40V.

Ovšem pozor na zařízení co mají vstup třeba jen 5V. Vstupní rozsah bych tipoval tak na 4,5-5,5V U těchto zařízení jde většinou vstupní napětí už přímo na integráče a pak je tam třeba pomocný zdroj na 3,3V nebo níž. Takhle to je třeba u VoIP brány 3102.

dj-bobr2

Re:Tolerance napájecího napětí elektroniky
« Odpověď #14 kdy: 15. 05. 2017, 11:26:11 »
Drtivá většina (vyjma některých Linksysů a Asusů) této drobné havěti má na vstupu spínaný zdroj a dá se tudíž orientovat podle maximálního napětí řídícího obvodu a kondenzátorů. Nicméně v autě vadí špičky od alternátoru - prakticky ověřeno, počítač se zasekává do letargického haltu a ani to nestihne nic zalogovat. Chce to oddělit ideálně nějakým tím 12V->12V spínaným měničem a pokud tam nikde nebude 3.5" HDD, tak klidně zkoušet i menší voltáž.
Mikrotik jede rovnou z palubní sítě v pohodě, přežije někdy i startování (pád napětí k 8-9V)