Comprensione delle curve di declassamento (derating)

Autore: Paul Denisowski, esperto di test e misurazioni

Di seguito viene spiegato cosa sono le curve di declassamento degli alimentatori e come interpretarle.

Gli alimentatori da banco hanno tre specifiche principali: tensione di uscita massima (in volt), corrente di uscita massima (in ampere) e potenza di uscita massima (in watt).Di solito sono specificate per canale, sia per gli alimentatori singoli che per quelli multicanale.

Quando si utilizza un alimentatore da banco, l'utente normalmente configura entrambi: la tensione di uscita desiderata e il limite di corrente di uscita o la quantità massima di corrente che può essere prelevata dall'alimentatore. Quest'ultimo è di solito per motivi di sicurezza e/o per proteggere il dispositivo in esame. La potenza di uscita è il prodotto della tensione di uscita configurata e della quantità di corrente assorbita dal carico (P = V * I).

A cosa servono le curve di declassamento?

Matematicamente, se è possibile variare sia la tensione che la corrente, esistono molti modi per produrre la stessa potenza d’uscita. Ad esempio, 40 W potrebbero essere prodotti utilizzando 40 V e 1 A, 20 V e 2 A o anche 100 V e 0,4 A.

In pratica, tutti gli alimentatori hanno dei limiti alla tensione e alla corrente di uscita che possono produrre. In molti casi, la corrente massima è il fattore limitante. Ad esempio, è relativamente facile progettare un alimentatore da 40 W che fornisca 1 A a 40 V, ma non è altrettanto facile costruire un alimentatore che fornisca 40 A a 1 V.

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Inoltre, potrebbe anche essere possibile utilizzare solo determinate combinazioni di tensioni e correnti per ottenere una potenza di uscita massima di 40 W.

Poiché tensione e corrente possono assumere un'ampia gamma di valori configurati dall'utente, sarebbe difficile esprimere tutte le combinazioni consentite di tensione e corrente in forma tabellare. Pertanto, questi dati sono generalmente rappresentati graficamente.

Cos'è una curva di declassamento?

Le curve di declassamento (derating curve)sono utilizzate per rappresentare graficamente le combinazioni di tensione e corrente supportate da un alimentatore. Di seguito è riportato un esempio di curva di declassamento tipica per un alimentatore da 160 W.

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Qualsiasi combinazione di tensione o corrente che cade al di sopra o al di sotto di questa curva (nell'area colorata) è supportata dall'alimentazione. Le curve di declassamento sono normalmente incluse nelle specifiche o nel manuale dell'alimentatore o sono reperibili sul sito web del produttore. Ogni volta che si utilizza un alimentatore, è sempre una buona idea controllare la curva di declassamento per assicurarsi che siano supportate le combinazioni desiderate di tensione, corrente e potenza.

Come leggere una curva di declassamento?

Di seguito è riportato un esempio di curva di declassamento classica. Questo alimentatore ha una potenza massima di 160 W, una corrente massima di 10 A e una tensione massima di 30 V. È importante ricordare che per la maggior parte degli alimentatori, la potenza massima in uscita non è la tensione massima moltiplicata per la corrente massima.

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Nelle curve di declassamento classiche, di solito c'è una regione curva delimitata da qualcosa chiamato "curva di uscita di potenza massima". Come suggerisce il nome, tutti i punti, ovvero le combinazioni di tensione e corrente, lungo questa curva produrranno la massima potenza di uscita, in questo caso 160 W.

Sebbene molti alimentatori abbiano curve di declassamento “classiche” simili a quella precedente, sono possibili anche altre forme di curve di declassamento. In questo caso, l'alimentatore ha una potenza massima di uscita di 40 W e, invece di una curva, ha una linea di potenza massima di uscita.

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Come in precedenza, l’uscita di potenza massima si ottiene quando la combinazione di tensione di uscita e corrente di uscita scorre lungo questa linea, come mostrato negli esempi.

Autoranging: FlexPower

Gli alimentatori di base spesso funzionano solo in un'unica gamma di valori di uscita. Gli alimentatori a singola gammaerogano la potenza massima Pmax solo alla tensione nominale massima Vmax e alla corrente I max. Il grafico a sinistra nella figura seguente mostra le caratteristiche di uscita di un alimentatore a singola gamma. Gli alimentatori a più gamme di uscita hanno intervalli di tensione e corrente di uscita più ampi. Il grafico centrale mostra un alimentatore a doppio gamma. Questi alimentatori generano una Vmax o una Imax molto più elevata entro lo stesso limite di potenza massima di un alimentatore a gamma singola. Entrambe le uscite di tensione e corrente hanno due intervalli operativi all'interno dello stesso intervallo di potenza Pmax. Gli alimentatori autorange hanno un numero infinito di intervalli. Gli alimentatori autorange Rohde & Schwarz utilizzano la tecnologia FlexPower (vedere la tabella a destra nella figura alla pagina successiva).

La funzione FlexPower di Rohde & Schwarz consente di verificare un'ampia gamma di famiglie di prodotti con un unico alimentatore. Ciò aumenta notevolmente la flessibilità, consente di risparmiare spazio e semplifica l’impostazione del test. Gli alimentatori FlexPower sono ottimi anche quando si necessita di tensione e corrente elevate, ma non di una potenza di uscita elevata. L'utilizzo di un alimentatore a singola gamma di uscita per soddisfare questa esigenza è molto più costoso rispetto all'utilizzo di un alimentatore FlexPower.

Potenza massima di un alimentatore DC in una rappresentazione di relazione fra tensione e corrente

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Riassunto

Le specifiche principali per gli alimentatori DC da banco sono la tensione massima, la corrente massima e la potenza massima.
La potenza massima in uscita è solitamente inferiore al prodotto della tensione massima e della corrente massima.
Le curve di declassamento (derating) sono un modo grafico per mostrare quali combinazioni di tensione e corrente sono supportate. Le combinazioni consentite si trovano al di sopra o al di sotto di questa linea.
Molte curve di declassamento contengono anche una curva (o linea) di potenza massima di uscita per determinare quali combinazioni di tensione e corrente possano essere utilizzate per produrre la massima potenza di uscita.
Le curve di declassamento sono utili per determinare se un alimentatore sia in grado di soddisfare i requisiti di tensione, corrente e potenza.

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