syge varianter, 18 V, 14,4 V

Kort fortalt er ideen at bruge kondensatorbaserede effektomformere, også kendt som switched-capacitor-teknologi, til <strong>højspændingsprodukter</strong>, der benytter sig af op til 400 volt.

I biler benævner man et 48 volts batteri for et højspændings batteri. I UK er man glade for de gule CEE stik med 2x55 volt som benævnes ELV (extra low voltage), da det er alt for farligt med 230 volt outlets i en vindmølle :-). 2x55v Bruges bla. til håndværktøj på byggepladser, pga. risiko for beskadiget og fugtigt elmatriel, men idag er det meste batteri drevet, og alt er i dag beskyttet af RCD'er.

Artiklen giver indtryk af, at spændingskonvertering sker her, der og alle begne. Det er muligvis rigtigt, men det er så et udtryk for umodenhed i elektronik-branchen.

Når man formindsker halvledergeometrien, reducerer man også spændingen, da feltstyrken internt er nogenlunde uændret, så man vil altid få brug for forskellige interne spændinger til kredse med forskellig geometri som f.eks. 5 V, 3,3 V, 1,5 V, 1,2 V, 0,9 V etc. Da disse spændinger er for lave som overordnet forsyningsspænding, og man ofte har brug for flere af dem i samme apparat, vil man altid få brug for intern spændingskonvertering.

Så i det store marked, hvor PCer og mobiltelefoner er de dominerende apparater, der må deres valg bestemme. Så må syge varianter, 18 V, 14,4 V og lignende forsvinde.

Man burde efter min mening standardisere 20 V som DC-forsyningsspænding til bl.a. laveffekt LED-belysning og alverdens småelektronik - se https://max-i.org/green-smart-house-solution.html . Den spænding passer med det maksimale niveau af både USB Power Delivery og Qualcomms Quick Charge og er samtidig den højeste DC-spænding, hvor man ikke har de store lysbueproblemer. Ved bare 28 V kan man ved store strømme trække lysbuer på op til 10 mm længde - se evt. Annex D i https://www.max-i.org/specification.pdf .

"som har optaget de fire forskere i seneste syv år."

Det virker som utroligt lang tid, hvad er tiden gået med?

Artiklen giver indtryk af, at spændingskonvertering sker her, der og alle begne. Det er muligvis rigtigt, men det er så et udtryk for umodenhed i elektronik-branchen.

For 30 år siden , da bærbare PCer myldrede frem, så havde hver PC, hver printer, sin egen, særlige, spændingsforsyning hver med sin spænding og naturligvis hver med sit stik. Samme skete med mobiltelefoner, hvor det tog mange år før vi landede på en 5 V standard, med efterhånden få stik-typer.

Og der var engang hvor batterier på n x 1,5 V bestemte standarden (Zinc-kul).

Så spændingskonvertering, som artiklen handler om, er måske dybest set en brance-svaghed - fordi "man" ikke vil acceptere f.eks. 12 V, 5 V eller 3,3 V som standard, Så kan konvertering undgås. Det er jo ikke gamle batterier længere som bestemmer.

Så i det store marked, hvor PCer og mobiltelefoner er de dominerende apparater, der må deres valg bestemme. Så må syge varianter, 18 V, 14,4 V og lignende forsvinde.

En switch capacitor converter er billig og behøver ingen spole, og laver man den rigtigt, kører den rigtig godt ved lave belastninger, hvor en spolebaseret konverter går i "discontinuous mode" og dermed genererer savtakker med korte, kraftige strømpulser. Af de årsager benytter jeg selv princippet og har som Skycore Semiconductor også udviklet det hele ved computersimulering - i mit tilfælde i LTSpice. Derfor kender jeg også til de svage sider:

• Spændingskonverteringen er kvantiseret som f.eks. 2:1, 3:1, 3:2 etc., og det giver tab, hvis konverteringsforholdet ikke går helt præcist op, og det er ikke muligt at sikre 100 % ved en variabel indgangsspænding. Ved konvertering fra højspænding og ved brug af mange forskellige kondensatorværdier kan man dog nok komme rimelig tæt på; men tab så lave som en spole- eller transformerbaseret buck-converter, hvor man altid kan ramme plet, tvivler jeg lidt på - specielt på grund af de mange switche i serie. En yderligere forklaring var derfor nok på sin plads, og Skycore Semiconductor er ikke sønderlig meddelsom på sin hjemmeside.

• Der går relativt store strømme, når ladninger flyttes fra kondensator til kondensator. Det er ikke det store problem ved laveffektkonvertere; men når man skalerer op, får man det dilemma, at hvis ladningen skal overføres uden at tabe for meget undervejs, bliver strømmen stor, og så får man store switching tab. Desuden slider det kondensatorerne ned. Kondensatorer i pulsdrift - selv de bedste polypropylentyper, som jeg har skiftet flere af - opfatter jeg som en sliddel, som reducerer levetiden; men det problem har en spole ikke, så også her kunne jeg godt ønske en forklaring på, hvorfor switch capacitor princippet er så godt til høje effekter, som Skycore Semiconductor antyder ved at snakke om datacentre, ladning fra solceller og drift af elbiler.

• Ved store effekter må man få et alvorligt problem med den nødvendige chipstørrelse. Den viste konverter har et ganske betragteligt chipareal og må derfor også have en ganske høj pris, og der er en øvre grænse for hvor store chips, man praktisk kan håndtere. Også her ville det klæde Skycore Semiconductor at være mere meddelsom og f.eks. angive data for den viste konverter, så man kan sammenligne pris og størrelse med spolebaseret teknik.

• Der er p.t. mangel på keramiske kondensatorer, så p.t. er det måske ikke det mest optimale at satse på et design, der bruger mange af dem, så igen kunne jeg godt tænke mig en beskrivelse af, hvorfor det er så dårligt med spoler. Ved drift af f.eks. LED belysning kan man ofte helt spare udgangskondensatoren.