Angesichts der gestiegenen Nachfrage nach mobilen und robusten Embedded-Computersystemen gibt es bei fast jeder Installation Probleme mit der Stromversorgung. Diese Herausforderungen können sich zwar auf die Stromversorgungseinheit (PSU) eines Systems als reine Energiequelle konzentrieren, aber die Verwaltung einer zuverlässigen, effizienten Stromversorgung für ein eingebettetes System geht weit über das Netzteil hinaus. Ein integriertes Netzteil spielt eine wichtige Rolle für den Betrieb eines Systems, aber die heutigen dichten Elektroniksysteme erfordern mehr Effizienz und Kreativität bei der Stromversorgung.
Angesichts begrenzter Platzverhältnisse, rauer Bedingungen und steigender Komponentendichte suchen Systemdesigner nach effizienteren Möglichkeiten, Energie in diesen kompakten Systemen mit hoher Dichte zu nutzen und zu verteilen. Darüber hinaus bedeutet die zunehmende Verwendung kleiner Formfaktoren, dass eingebettete Systeme nun sowohl in mobilen als auch in Remote-Anwendungen eingesetzt werden können, bei denen Stromquellen möglicherweise nicht ohne weiteres verfügbar sind. Systeme benötigen Methoden zur Aufrechterhaltung einer zuverlässigen und unabhängigen Energiequelle, um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Aus diesem Grund müssen alternative Energiequellen, die die kritischen SWAP-Optimierungsfaktoren (Größe, Gewicht und Leistung) einhalten, bei jeder Entwurfsanwendung evaluiert werden.
Die SWAP-Optimierung spielt bei der Stromversorgung eines Systems eine wichtige Rolle, da in robusten oder mobilen Anwendungen, in denen nur begrenzte oder keine alternative Stromquelle verfügbar ist, eine konstante, zuverlässige Stromversorgung gewährleistet werden muss. Anstatt eine größere Einheit hinzuzufügen oder mehrere Netzteile in ein einziges System zu integrieren, werden neue Entwurfsmethoden angewendet, die eine kompakte Bauweise ermöglichen.
Einige alternative Energiemethoden konzentrieren sich auf die Umwandlung von Energie, die durch eine alternative Quelle erzeugt wird, in neue Energieformen, die den Anforderungen dieser hochintegrierten, dichten Rechenstrukturen gerecht werden können — auch wenn sie mobil, robust, kompakt usw. sind. Andere helfen dabei, die Lastanforderungen zu konditionieren und auszugleichen, um einen stetigen Stromfluss innerhalb des Systems selbst zu stabilisieren.
Um den SWAP-Anforderungen und dem wachsenden Energiebedarf gerecht zu werden, verwenden Systemdesigner diese Methoden, um die Wiederverwendung von Strom aus einem Bereich einer Anwendung und die Versorgung eines anderen Teils der Anwendung zu ermöglichen. Diese Leistung wird außerdem durch integrierte Stromumwandlungseinheiten konditioniert und ausgeglichen, um sicherzustellen, dass die Stromversorgung stabil und stabil ist. Dies ist eine weitere Möglichkeit, die Leistung in einem eingebetteten System kreativ zu optimieren.
Es gibt eine Vielzahl typischer Szenarien, auf die Benutzer stoßen, wenn sie versuchen, ihre eingebetteten Systeme mit Strom zu versorgen. Wenn Sie diese Herausforderungen verstehen und wissen, wie sie beim Systemdesign angegangen werden können, erhalten Sie eine solidere Grundlage für die Integration fortschrittlicherer Energiemanagementlösungen:
Fluktuation — Die Leistung kann an abgelegenen Orten schwanken. Das Netzteil muss für ein System geeignet sein, das unter Volllast läuft. Manchmal besteht möglicherweise nur ein Standby-Modus oder ein niedrigerer Strombedarf. Die Herausforderung besteht darin, wie der Strombedarf ausgeglichen werden kann, um sowohl Über- als auch Unterspannungen zu vermeiden?
Zuverlässigkeit — Zuverlässige Stromversorgung bedeutet Benutzersicherheit. Dies gilt insbesondere für Militär-, Verteidigungs-, Medizin- und Transportanwendungen. Der Verlust von Energie bedeutet den potenziellen Verlust von Menschenleben. Ein häufiges Problem, wenn es um die Zuverlässigkeit der Stromversorgung geht, ist die Frage, welche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden sollten, um sicherzustellen, dass die Stromversorgung stabil bleibt.
Geringer Wartungsaufwand — Bei der Installation eingebetteter Systeme an abgelegenen Standorten ist ein geringer Wartungsaufwand von entscheidender Bedeutung. Reparaturen für Dinge wie Kalibrierung oder Abnutzung sind wirklich keine Option. Daher ist es wichtig, sich Gedanken darüber zu machen, welche Elemente ein Netzteil enthalten sollte, damit es kontinuierlich und mit begrenztem Benutzereingriff funktioniert.
Effizienter Betrieb — Unabhängig von der Anwendung müssen Stromumwandlungseinheiten den Betrieb der installierten Geräte verbessern. Es ist immer wichtig, darüber nachzudenken, wie ein System mit weniger mehr erreichen kann.
Abhängig von den Anforderungen einer Bewerbung sollten spezielle Schwerpunktbereiche berücksichtigt werden, die sich auf die jeweiligen Umstände beziehen. Dies kann normative Anforderungen, Umweltanforderungen, anwendungsspezifische Anforderungen, Sicherheitsanforderungen oder dienstleistungsbezogene Anforderungen umfassen.
In einer militärischen Umgebung kann beispielsweise ein Netzteil, das sich in einer mobilen kritischen Zentrale befindet, gleichzeitig einen Akku aufladen und im Falle eines Stromausfalls auf Batteriestrom umschalten. In einer Bahnumgebung am Straßenrand ermöglicht ein hocheffizienter, kompakter DC/DC-Wandler mit einer Versorgungsspannung von 800 VDC die Verwendung dünnerer, kostengünstigerer Kupferkabel über größere Entfernungen.
Angesichts der gestiegenen Nachfrage nach Systemen gibt es heute in fast jeder Anlage Probleme mit der Stromversorgung. Unabhängig von der Branche haben die Entwicklungen im Bereich der Energieumwandlungstechnologien die Lösung dieser spezifischen Energieprobleme erheblich erleichtert, insbesondere solche, die in der militärischen Kommunikation, in Eisenbahnsystemen und bei Geräten für die häusliche Krankenpflege auftreten. Um mehr über die Optimierung der Energieumwandlung in hochzuverlässigen, robusten eingebetteten Systemen zu erfahren, laden Sie das White Paper herunter: Optimierung der Energieumwandlung in hochzuverlässigen, robusten eingebetteten Systemen.
Dieser Blog beginnt mit einer Geschichte — über das Surfen.
Ethernet hat sich zur wichtigsten Netzwerktechnologie entwickelt, die für den Einsatz in Systemen spezifiziert ist, die auf SOSA™ ausgerichtet sind.