Caso de desarrollo de una fuente de alimentación personalizada para una placa de terminal POS | Diseño compatible con la fuente actual, PFC y secuencia ante microcortes de energía

Caso de desarrollo completamente personalizado de una fuente de alimentación en placa para terminales POS. Para sustituir la fuente de alimentación en placa existente de otro fabricante, se definieron las especificaciones garantizando la compatibilidad mecánica, eléctrica, de conexión y de funcionamiento. Presentamos de forma organizada los aspectos que requirieron coordinación, como la incorporación de PFC, la capacidad para soportar las cargas máximas repetitivas de la impresora, una secuencia de apagado por etapas en caso de interrupciones eléctricas momentáneas y un diseño de placa que permite aplicar un recubrimiento antihumedad.

Para los responsables de diseño que estén considerando una fuente de alimentación personalizada y deseen sustituir la fuente actual de la placa sin modificar el equipo

Al sustituir la fuente de alimentación de un equipo que ya está en el mercado, lo difícil no es encontrar una fuente alternativa. El verdadero reto es cómo definir que "funcione igual que la actual".

No basta con que coincidan la tensión y la corriente de salida. También deben tenerse en cuenta la disposición de los pines del conector, el intercambio de señales de control, el procedimiento de apagado ante una interrupción momentánea del suministro eléctrico y la capacidad para soportar cargas máximas. Si cualquiera de estos elementos difiere del producto actual, será necesario modificar el software o la placa del equipo. Dado que el producto actual funciona sin problemas, quien decida realizar el cambio deberá asumir la responsabilidad, por lo que la decisión de sustituirlo suele posponerse.

Este caso presenta el desarrollo de una fuente de alimentación personalizada (fuente conmutada de tipo placa) para terminales de punto de venta (terminales POS), destinada a sustituir el producto actual de otro fabricante. Las especificaciones se definieron tomando como requisito previo la compatibilidad con la fuente de alimentación existente. El equipo está integrado en una carcasa instalada en exteriores, y la fuente de alimentación se monta en su interior. A continuación, explicamos los aspectos que fue necesario coordinar.

Una fuente de alimentación personalizada se diseña específicamente en cuanto a forma, capacidad y características para adaptarse al equipo del cliente. La decisión entre modificar un producto estándar o desarrollar uno nuevo depende del nivel de compatibilidad requerido.

1. Documentar el alcance de la "compatibilidad con el producto actual" antes de comenzar

La única condición previa indicada por el cliente fue que "la compatibilidad con la fuente de alimentación actual es obligatoria". Si se interpreta esta afirmación literalmente, las diferencias de percepción saldrán a la luz en las etapas finales del diseño. Antes de elaborar el presupuesto, confirmamos el alcance de la compatibilidad dividiéndolo en las siguientes cuatro categorías.

En este proyecto, se proporcionó una lista con los números de modelo actuales y la asignación de pines de los conectores de entrada de CA, salida de CC y ventilador. Asimismo, se determinó que "se pueden utilizar productos equivalentes para cada conector". En épocas de suministro inestable de componentes, si se avanza con el diseño manteniendo un número de modelo limitado a un solo fabricante, el calendario puede verse afectado únicamente por cuestiones de aprovisionamiento. Definir de antemano el alcance permitido para el uso de productos equivalentes también resulta eficaz para reducir los riesgos de suministro tras el inicio de la producción en serie.

Un aspecto que suele pasarse por alto: La cara de montaje de los conectores, es decir, si se concentran en una sola cara o se distribuyen entre ambas, puede no estar indicada en las especificaciones eléctricas. Sin embargo, como afecta directamente al tendido de los cables y al proceso de montaje, cualquier cambio posterior obligaría a rehacer el diseño de la placa. Las restricciones de disposición deben confirmarse durante la primera consulta.

2. Acuerdo sobre la secuencia de apagado: cómo responder a una interrupción momentánea del suministro eléctrico

El aspecto que más análisis requirió en este proyecto fue el funcionamiento cuando se interrumpía la entrada de CA. En los equipos que procesan pagos o registros, el problema no es tanto la interrupción del suministro eléctrico en sí, sino que el sistema no reciba un aviso previo de que se va a apagar.

El cliente especificó el siguiente funcionamiento por etapas.

Este "tiempo de absorción" y el "tiempo durante el cual se mantiene la salida después de emitir el aviso" están directamente relacionados con el diseño de la capacidad de retención (hold-up) de la fuente de alimentación. Es necesario coordinar la capacidad de los condensadores del lado primario, las condiciones de carga del lado secundario y el tiempo de respuesta del circuito de detección, por lo que una variación de apenas unos milisegundos puede cambiar la configuración de los componentes. Se trata de un punto en el que una sola línea de la especificación influye tanto en el coste como en el área de la placa.

Del mismo modo, también se definió el tratamiento de la señal de control remoto para el arranque. Se separaron los circuitos que se activan al mismo tiempo que se conecta la alimentación de CA de aquellos que se activan después de recibir la señal de control del equipo, y se adoptó una configuración en la que la salida principal no se habilita mientras no se suministre dicha señal. En cuanto al nivel de tensión de la señal, se establecieron unas especificaciones de entrada con margen suficiente para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores en el futuro.

Aspectos que deben confirmarse:Una señal de control solo queda completamente especificada cuando se definen estos tres puntos: "desde qué lado se emite (desde la fuente de alimentación o desde el equipo)", "si el nivel activo es High o Low" y "cuál es el nivel de tensión". En este proyecto también había señales cuya lógica aún no se había determinado, como la señal de detección de giro del ventilador de refrigeración, debido a que todavía no se había seleccionado el modelo de ventilador. En estos casos, antes de comenzar se debe decidir si se utilizará una configuración de circuito compatible con ambas lógicas o si se incorporará al calendario la fecha en la que deberá quedar definida.

3. La corriente de pico no se determina por el "valor máximo", sino por la "forma de onda"

Los terminales POS incorporan una impresora de recibos. Debido a que el cabezal térmico y el motor consumen corriente con cada impresión, se producen repetidamente, en ciclos cortos, picos que superan ampliamente los valores estimados a partir del consumo medio de energía.

En este caso, el cliente no nos proporcionó valores numéricos, sino la forma de onda de corriente medida con la impresora real. Además del valor de pico, esta permite determinar durante qué proporción del ciclo (Duty) se mantiene dicho pico. El punto de activación de la protección contra sobrecorriente debe establecerse teniendo en cuenta estas condiciones repetitivas.

Si el punto de protección se configura teniendo en cuenta únicamente el valor de pico, pueden producirse dos problemas. Si se establece demasiado bajo, la fuente de alimentación se apagará durante una operación de impresión normal; si se establece demasiado alto, no detectará anomalías que deberían activar la protección. Tomando como referencia tanto el punto de activación de la protección de la fuente de alimentación actual como la forma de onda medida, establecimos una configuración capaz de soportar sobrecorrientes con un ciclo de trabajo y un pico equivalentes.

Asimismo, ofrecemos como parte de nuestra gama estándar fuentes de alimentación compatibles con este tipo de cargas de pico repetitivas. Incluso en proyectos totalmente personalizados, podemos aprovechar directamente los conocimientos de diseño y evaluación de circuitos acumulados mediante nuestros productos estándar, lo que permite aumentar la fiabilidad del diseño en comparación con empezar el análisis desde cero.

Ver la lista de adaptadores de CA compatibles con cargas de pico

4. Condiciones del entorno de implementación: aplicación de un recubrimiento antihumedad y método de refrigeración aún por definir

En las especificaciones se indicaba que el equipo se instalaría en exteriores. El diseño cambia considerablemente dependiendo de si se exige que la propia fuente de alimentación de la placa sea resistente al agua y al polvo o si dicha protección corre a cargo de la carcasa. Tras consultarlo, se confirmó que la protección contra el agua y el polvo se garantizaría mediante la carcasa, y que bastaría con una fuente de alimentación en forma de placa independiente instalada en su interior.

Sin embargo, se añadió una condición basada en el uso real. Como existe la posibilidad de aplicar un recubrimiento antihumedad sobre la superficie de la placa, se solicitó eliminar desde la fase de diseño cualquier factor que pudiera dificultar su aplicación. Esta petición se basaba en la experiencia del mercado, según la cual, en equipos instalados en exteriores, incluso cuando la carcasa ya incorpora medidas de protección, en ocasiones se acaba aplicando un tratamiento antihumedad adicional únicamente a la sección de alimentación.

Si se contempla la aplicación de un recubrimiento antihumedad, hay varios aspectos que deben tenerse en cuenta de antemano, como los componentes con partes móviles, los potenciómetros semiajustables y la garantía de una vía adecuada para la disipación térmica. Si la aplicación del recubrimiento se decide después de iniciar la producción en serie, podría ser necesario rehacer incluso la selección de los componentes. El hecho de que se compartiera esta posibilidad cuando todavía se encontraba en la fase de "quizás se aplique" resultó útil para evitar tener que retroceder en el proceso.

En cuanto a la refrigeración, todavía se estaba estudiando si el equipo incorporaría un ventilador. Por este motivo, el cliente estableció como condición que el diseño térmico funcionara incluso sin ventilador. Si la disposición de los componentes se optimiza suponiendo el uso de refrigeración por aire forzado, el margen térmico será insuficiente en cuanto se cambie a una configuración sin ventilador. Cuando el método de refrigeración aún no está definido, es necesario optar por diseñar tomando como referencia las condiciones más exigentes.

5. Planificación del cronograma y los costes iniciales

El cronograma de desarrollo de una fuente de alimentación personalizada no puede planificarse suponiendo que el prototipado finalizará en un solo intento. En nuestra empresa, avanzamos mediante las siguientes etapas.

Al presentar el cronograma al cliente, comunicamos por separado no solo el plazo hasta la finalización del desarrollo, sino también cuándo podremos entregar las muestras y cuándo podremos comenzar a gestionar los materiales. Esto se debe a que, al calcular los plazos hacia atrás desde la fecha de inicio de la producción en masa, lo que realmente influye es esto último. Si conocemos el plazo de aprovisionamiento de los materiales, podemos determinar de antemano en qué etapa necesitaremos recibir una previsión de pedido para cumplir con la fecha prevista.

En cuanto a los costes iniciales, presentamos un importe que incluye los gastos que se prevén necesarios para el desarrollo, como los moldes de las placas, las películas y los utillajes. Si los conceptos se añaden posteriormente, el importe puede cambiar durante el proceso de aprobación interna y paralizar la propia toma de decisiones. Si durante el desarrollo surge la necesidad de algún coste adicional, lo consultaremos con el cliente de forma individual en ese momento.

Acerca de la gestión del tipo de cambio: Si se comparan varios proveedores y los presupuestos están expresados tanto en yenes como en monedas extranjeras, no habrá un criterio de comparación uniforme. A petición del cliente, también podemos presentar nuestros presupuestos en moneda extranjera. Consúltenos durante la fase de evaluación y comparación.

Resumen del caso de desarrollo

¿Tiene alguno de estos problemas?

Desde nuestra fundación en 1989, como fabricante de adaptadores de CA y fuentes de alimentación conmutadas, nos hemos encargado internamente de todo el proceso, desde el diseño y la fabricación hasta el servicio posventa tras la producción en serie.En cuanto a las fuentes de alimentación personalizadas, atendemos consultas para potencias de salida desde 3 W hasta 1,5 kW y desde lotes pequeños.También ofrecemos fuentes de alimentación de bastidor abierto para placas como parte de nuestra gama estándar, por lo que podemos ayudarle a determinar si es posible satisfacer sus necesidades modificando un producto estándar o si se requiere un nuevo diseño.

Aunque todavía no haya definido las especificaciones, si nos facilita la documentación del producto actual, analizaremos los aspectos relacionados con la compatibilidad y le presentaremos una propuesta.

Contáctanos aquí

> Consulte el alcance y el proceso de desarrollo de fuentes de alimentación personalizadas
> Consulte la lista de casos de desarrollo de fuentes de alimentación totalmente personalizadas
> Consulte la lista de fuentes de alimentación conmutadas de bastidor abierto (tipo placa)

*Este caso se publica dentro del alcance autorizado por el cliente. El nombre de la empresa, el nombre del Productos, el modelo, la cantidad, el precio y las especificaciones numéricas concretas no se hacen públicos.
*La información indicada corresponde al momento de la evaluación, y las especificaciones y el calendario reales varían según el proyecto.