Si nos fijamos en las fuentes de alimentación AC/DC del mercado, las formas más habituales son las de marco abierto, caja (con ventilador), tipos de adaptador, etc. Hoy en día, debido a la tendencia de perseguir la mayor densidad de potencia y el menor tamaño para las soluciones de alimentación, las fuentes de alimentación tipo brick se han introducido en la categoría AC/DC con algunas ventajas. En este artículo, hablaremos sobre el concepto de fuente de alimentación tipo brick AC/DC y las ventajas en comparación con las fuentes de alimentación tradicionales.

Fuente de alimentación tipo brick - Origen y definición del tamaño

El tamaño estándar de la alimentación tipo brick fue anunciado por Distributed-Power Open Standard Alliance (DOSA) alrededor del año 2010. El objetivo era estandarizar la huella y facilitar a los ingenieros de diseño la búsqueda de fuentes en el mercado. El tamaño podía ser desde Full-Brick hasta 1/32, como se indica a continuación:

Fig.1 Brick Power Size standard (By DOSA)

Diseño de fuentes de alimentación para bricks: de DC/DC a AC/DC
La mayoría de las primeras fuentes de alimentación tipo bricks comenzaron con convertidores DC/DC de entre 50W y 100W. Se utilizaban en arquitecturas de alimentación distribuida (DPA) de 48V a 12V y de 12 V a voltajes más bajos (por ejemplo, 5V o 3V3). A medida que se desarrollaron las nuevas tecnologías de componentes y transformadores planares avanzados, se pudo exprimir la mayor potencia en un paquete más pequeño y aumentar la densidad de potencia. Al principio, la mayoría de las placas de alimentación se diseñaban con un filtro puente o un circuito discreto de corrección del factor de potencia (PFC) en el extremo frontal y se conectaban a un convertidor DC/DC para obtener la tensión de salida necesaria.

Cuando apareció la alimentación de tipo brick AC/DC, se redujo la complejidad del diseño al disminuir los componentes de la placa de alimentación. Los ingenieros de sistemas sólo tienen que añadir los componentes clave, como fusibles, filtros EMI, condensadores electrolíticos, etc. en la placa del sistema de alimentación AC/DC brick como solución de alimentación total siguiendo las directrices técnicas. Es más simple y ahorra más tiempo en comparación con la construcción de todo el circuito front-end en la placa de alimentación. Véase la Fig. 2, que es el diagrama de bloques de AC/DC.

Fig.2 AC/DC power block diagram

Ventajas de la alimentación AC/DC brick: Tamaño compacto, perfil más bajo y disipación de calor.
En comparación con otros tipos de fuentes de alimentación de AC/DC, la fuente brick tiene las ventajas de un tamaño compacto y un perfil más bajo. Además, el encapsulado protege los componentes electrónicos internos del polvo y la humedad. El pegamento del interior de la fuente de alimentación tipo brick ayuda a que ésta disipe el calor uniformemente desde el módulo y evita la acumulación de calor en determinados puntos.

La fuente de alimento AC/DC tipo brick puede montarse en la placa PCB y soldarse por ola pasante junto con otros componentes SMT, lo que ahorra tiempo de instalación.

Además, la fuente de alimentación AC/DC tipo brick incorpora una placa base de aluminio en la parte superior para su refrigeración. La solución sin ventilador es posible si se adjunta en un disipador del sistema adicional. Con la ayuda de la solución de disipador de la placa base, la temperatura de funcionamiento podría ser de hasta 100 ℃ si es capaz de mantener la temperatura de la carcasa por debajo de 85 ℃. Esta característica se adapta perfectamente a las aplicaciones en las que la carcasa del sistema (o disipador térmico) entra en contacto directo con el entorno exterior y dirige el calor fuera del módulo de potencia con facilidad. Para los modelos típicos de fuente de alimentación AC/DC, su límite superior de la temperatura de funcionamiento sería sólo alrededor entre 60℃~70℃ y adenñas requieren flujo de aire para la refrigeración.

La mayor fiabilidad es también otra ventaja de los briks AC/DC. Generalmente, un brick AC/DC no suele incluir condensadores electrolíticos internamente, lo que prolonga su vida útil. El partner de Steliau Technology Iberia, Cincon, dispone de la serie PDF700S como un buen ejemplo. Las Fig. 3 y Fig. 4 muestran el diagrama y el PDF700S-CMFC que es la solución con los componentes externos necesarios.

Fig. 3 PDF700 AC/DC Brick module in block diagram

Fig. 4 PDF700-CMFC (The built-in external component set)

La nueva generación de alimentación AC/DC Brick con solución all-in-one: Serie CBM
A medida que continuaba la crisis mundial de la cadena de suministro por la escasez de materiales, la escasez de materiales para PCBA se convirtió en un gran quebradero de cabeza. Muchos clientes buscaban soluciones llave en mano en lugar de construir sus placas de potencia agriando todos los demás componentes de filtrado. Para superar el problema, Cincon ofrece la serie CBM, que es la solución all-in-one para bricks de AC/DC. Todos los componentes de filtrado (por ejemplo, inductores y condensadores) y el bulk cap están incluidos en el módulo. Puede utilizarse directamente sin filtros adicionales y cumple la norma EN55032 Clase B. La Fig. 5 es el bloque para su referencia.

Fig. 5 CBM concept in block diagram

Circuitos PFC en el módulo de medio brick

Además, Steliau Technology Iberia a través de Cincon también ofrece la solución de 750W módulo PFC. Es adecuado para colocarse en el AC / DC front-end y proporciona el sistema de energía con alto factor de potencia (PF) de valor para pasar los requisitos estándar de energía. Con el PF más alto, el sistema podría reducir la corriente de entrada para una menor pérdida de transmisión. Además, con una tensión de salida de entre 390Vdc y 400 Vdc, el tiempo de mantenimiento del sistema podría ser mayor que el del sistema con un puente rectificador simple (entre 160 y 330 Vdc de salida).

Fig. 6 PFC750 module in block diagram

Steliau Technology Iberia de la mano de Cincon es su especialista en soluciones de alimentación brick

Cincon tiene una sofisticada experiencia en el diseño de fuentes de alimentación desde hace más de 30 años. Han ayudado a numerosos ingenieros de sistemas a desarrollar los sistemas de alimentación de sus productos. Ofrecemos varios tipos de soluciones de alimentación AC/DC para bricks:

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