Низак напон, велика струја: електрична страна 9В кертриџ грејача
Приликом процене 9В грејача са једном{1} главом кертриџа, термалне спецификације температуре и снаге су само пола приче. Електричне карактеристике, диктиране основним ограничењем ниског напона, подједнако су критичне и дефинишу читав дизајн носећег система. Омов закон (П=В²/Р) овде није само теорија; то је владајући принцип који обликује компоненту.
Главни изазов дизајна: Екстремно ниска отпорност
Однос П=В²/Р открива примарни инжењерски изазов. Да би се постигла корисна снага на само 9 волти, унутрашњи отпор (Р) мора бити изузетно низак. на пример:
A 50Wгрејач на 9В захтева отпор одР=В²/П=81/50=1.62 омаи цртаИ=П/В ≈ 5,6 А.
A 150Wгрејач на 9В захтева отпор од само0,54 омаи извлачи значајно16,7 ампера.
Овај екстремно мали отпор захтева употребудебела-жица отпора мерача (или специјализоване легуре ниске{0}}отпорности) и прецизно намотавање да се уклопи у минијатурни омотач без стварања кратких спојева или врућих тачака. То чини грејач суштински другачијим од високонапонског-парњака исте физичке величине и снаге.
Импликације система: пројектовање за јаку струју
Висока струја која је резултат ниског напона има каскадне ефекте на сваки део електричног система:
Напајање и ожичење:Извор напајања мора бити способан да испоручи потребноконтинуирана струјабез значајног пада напона. Ожичење и конектори морају бити величине закапацитет, а не само напон. Коришћење жица премале величине (нпр. 22 АВГ за оптерећење од 10 А) ће изазвати опасан пад напона и прегревање у самим кабловима, одузимајући струју грејачу и стварајући опасност од пожара.Кратки, дебели каблови (16 АВГ или већи)су обавезне.
Компоненте за пребацивање и контролу:Промена критеријума за избор. Релеј, контактор или полупроводнички{1}}релеј (ССР) се мора изабрати на основустална струјна оцена, а не његов напон или укупну снагу система. Грејач од 9В, 200В (22,2А) троши више струје од грејача од 230В, 3000В (13А). Стандардне компоненте ниске{8}}једносмерне струје или наизменичне{9}}компоненте нису довољне.
Осетљивост на пад напона:Систем је веома осетљив на отпорност паразита. Губитак чак0.5V in the wiring and connections represents a >5,5% смањење напона на терминалима грејача. Пошто је излазна снага пропорционалнаквадратнинапона (П ∝ В²), ово значи ан~11% губитак снаге грејања. Минимизирање тачака везе и коришћење{1}}завршетака високог квалитета је од кључног значаја.
Методологија контроле:Док ПИД алгоритми остају исти,степен пребацивања снагемора се пажљиво применити. За ДЦ системе,Модулација ширине импулса (ПВМ) преко МОСФЕТ-аје стандардна и ефикасна метода. МОСФЕТ мора да има веома низак{1}}отпор (Р_ДС(он)) да би се минимизирали губици при пребацивању и стварање топлоте. Контролно коло такође мора узети у обзир потенцијалударна струја због позитивног температурног коефицијента жице отпора, који може да изазове скок струје хладног покретања-вишеструко већи од струје-у стационарном стању.
Закључак: Прво електрични систем
Успешно имплементирање грејача кертриџа од 9В захтева препознавање да дизајниратевисоко{0}}електрични систем једносмерне струјекоји случајно има грејач као своје оптерећење. Електричном дизајну-који обухвата мерач жице, називну снагу конектора, капацитет расклопног уређаја и контролну електронику-мора се приступити са истом ригорозношћу као и термалној интеграцији. Превидети високе-тренутне захтеве ће довести до системских лоших перформанси, квара компоненти и безбедносних ризика. Поштујући електричне основе од самог почетка, инжењери могу да обезбеде да грејач добије стабилну, робусну снагу која му је потребна за поуздане и ефикасне термичке перформансе.
