Étude de cas de développement d'une alimentation personnalisée sur carte pour terminaux POS | Conception compatible avec l'alimentation existante, PFC et séquence de microcoupure

Exemple de developpement completement personnalise d'une alimentation sur carte pour terminaux POS. Lors du remplacement d'une alimentation sur carte existante d'un autre fabricant, les specifications ont ete definies en partant du principe d'assurer la compatibilite mecanique, electrique, de connexion et de fonctionnement. Nous presentons de maniere organisee les points ayant necessite des ajustements, notamment l'integration du PFC, la tolerance aux charges de pointe repetitives de l'imprimante, une sequence d'arret progressive en cas de microcoupure, ainsi qu'une conception de carte autorisant l'application d'un revetement anti-humidite.

Vous souhaitez remplacer l'alimentation actuelle de votre carte sans modifier l'equipement -- A l'attention des ingenieurs envisageant une alimentation personnalisee

Lorsqu'il s'agit de remplacer l'alimentation d'un appareil deja commercialise, la difficulte ne reside pas dans la recherche d'une alimentation de substitution. Il s'agit plutot de definir ce que signifie "fonctionner exactement comme actuellement".

Il ne suffit pas que la tension et le courant de sortie correspondent. La disposition des broches du connecteur, les echanges de signaux de controle, la procedure d'arret en cas de microcoupure, la tolerance aux charges de pointe. Si un seul de ces elements differe du produit actuel, il faudra modifier le logiciel ou la carte du systeme. Tant que le produit actuel fonctionne sans probleme sur le marche, la responsabilite incombe a la partie qui decide du changement, ce qui conduit souvent a repousser la decision de remplacement.

Ce cas presente le developpement d'une alimentation personnalisee (alimentation a decoupage de type carte) destinee a des terminaux de point de vente (POS), en remplacement d'un produit existant d'un autre fabricant, avec comme condition prealable la compatibilite avec l'alimentation actuelle. L'appareil est integre dans un boitier installe a l'exterieur, et l'alimentation est montee a l'interieur de ce boitier. Nous expliquons ci-dessous les points qui ont necessite des ajustements.

Une alimentation personnalisee est une alimentation concue specifiquement en termes de forme, capacite et caracteristiques pour s'adapter a l'equipement du client. Faut-il modifier un produit standard ou concevoir un nouveau modele? La reponse depend du niveau de compatibilite requis.

(1) Documenter le contenu de la "compatibilite avec le produit existant" avant de commencer

La condition prealable du client etait un seul point: "la compatibilite avec l'alimentation existante est indispensable". Si l'on accepte cette phrase telle quelle, des divergences de comprehension apparaissent dans la seconde moitie de la conception. Dans notre entreprise, avant l'etablissement du devis, nous verifions les elements de compatibilite en les divisant en quatre categories suivantes.

Dans ce dossier, vous nous avez fourni une liste des references actuelles et des affectations de broches pour chaque connecteur d'entree AC, de sortie DC et pour ventilateur. Il a egalement ete decide que "chaque connecteur peut etre remplace par un equivalent". En periode d'instabilite de l'approvisionnement en composants, si la conception avance en maintenant la reference fixee a un seul fournisseur, le calendrier peut etre impacte uniquement par des contraintes d'approvisionnement. Definir a l'avance la plage d'equivalents autorises est egalement efficace pour reduire le risque d'approvisionnement apres le lancement de la production en serie.

Point souvent neglige: La face d'implantation des connecteurs (les regrouper sur une seule face ou les repartir sur les deux faces) n'est pas toujours indiquee dans les specifications electriques. Cependant, elle est directement liee au routage des cables et au processus d'assemblage; toute modification ulterieure entraine une refonte du layout du circuit imprime. Les contraintes d'implantation sont des elements a verifier lors de la premiere reunion de recueil des besoins.

② Définition de la séquence d'arrêt - comment réagir à une microcoupure instantanée

Dans ce projet, le point le plus important à définir concernait le comportement en cas d'interruption de l'entrée AC. Pour les équipements traitant des paiements ou des enregistrements, le problème n'est pas tant la coupure d'alimentation elle-même que le fait que le système ne soit pas averti à l'avance de l'arrêt.

Le client a spécifié les étapes suivantes :

Ce "temps d'absorption" et ce "temps de maintien de la sortie apres l'emission d'un avertissement" sont directement lies a la conception de la capacite de maintien (hold-up) du cote alimentation. Comme il est necessaire d'assurer la coherence entre la capacite des condensateurs du primaire, les conditions de charge du secondaire et le temps de reponse du circuit de detection, une variation de quelques millisecondes peut modifier la configuration des composants. Une seule ligne du cahier des charges peut ainsi avoir un impact a la fois sur le cout et sur la surface du circuit imprime.

Du cote du demarrage, nous avons egalement defini les modalites de gestion du signal de commande a distance. Nous distinguons un systeme qui demarre simultanement a l'application du courant AC et un systeme qui demarre apres reception d'un signal de commande provenant de l'equipement, la sortie principale n'etant pas activee tant que le signal n'est pas fourni. Concernant le niveau de tension du signal, les specifications d'entree ont ete etablies avec une marge suffisante afin d'assurer une compatibilite descendante future.

Points a verifier : Un signal de commande ne devient une specification complete que lorsque les trois points suivants sont definis : "quelle est la source d'emission (cote alimentation ou cote equipement)", "le niveau actif est-il High ou Low", et "quel est le niveau de tension". Dans le present cas, certains signaux, comme le signal de detection de rotation du ventilateur de refroidissement, n'avaient pas encore une logique definie en raison de l'absence de choix definitif du modele de ventilateur. Dans ce cas, il convient de decider avant le lancement soit d'adopter une configuration de circuit compatible avec les deux logiques, soit d'integrer la date de decision dans le calendrier du projet.

3 Le courant de pointe se determine non pas par la "valeur maximale" mais par la "forme d'onde"

Les terminaux POS sont equipes d'une imprimante de recus. A chaque impression, la tete thermique et le moteur consomment du courant, ce qui genere, a intervalles courts et repetes, des pointes largement superieures aux valeurs estimees a partir de la consommation moyenne.

Dans ce cas, le client nous a fourni non pas de simples valeurs numeriques, mais la forme d'onde du courant mesuree sur l'imprimante reelle. Outre la valeur de pointe, il est possible d'identifier la proportion de temps pendant laquelle cette pointe se maintient (Duty). Le reglage du seuil de protection contre les surintensites doit etre defini en tenant compte de ces conditions de repetition.

Si l'on definit le seuil de protection uniquement sur la base de la valeur de pointe, deux problemes peuvent survenir. Si le seuil est trop bas, l'alimentation se coupe lors d'une impression normale; s'il est trop eleve, des anomalies qui devraient etre protegees passent inapercues. Chez nous, nous definissons un reglage capable de supporter des surintensites avec un Duty et une pointe equivalentes, en nous basant a la fois sur le point de declenchement de protection de l'alimentation existante et sur la forme d'onde mesuree.

Nous proposons egalement en gamme standard des alimentations compatibles avec ce type de charges a pointes repetitives. Meme dans le cas d'un developpement entierement personnalise, nous pouvons exploiter directement le savoir-faire accumule en conception et en evaluation sur nos produits standards, ce qui permet d'ameliorer la fiabilite de la conception par rapport a un projet demarrant de zero.

Voir la liste des adaptateurs AC compatibles avec les charges de pointe

④ Conditions de l'environnement d'installation ― application d'un agent anti-humidite et mode de refroidissement non determine

Les specifications mentionnaient une « installation en exterieur ». Selon que l'on exige l'etancheite a l'eau et a la poussiere pour l'alimentation de la carte elle-meme ou que celle-ci soit assuree par le boitier, la conception change considerablement. Apres verification, il a ete confirme que l'etancheite serait assuree par le boitier et que l'alimentation pouvait etre une carte installee a l'interieur de celui-ci.

Cependant, une condition basee sur l'utilisation reelle a ete ajoutee. Il a ete demande que la conception elimine a l'avance tout facteur pouvant entraver l'eventuelle application d'un agent anti-humidite (revetement) sur la surface de la carte. Selon l'experience du marche, meme si le boitier est protege, il arrive qu'un traitement anti-humidite supplementaire soit finalement applique uniquement a la partie alimentation dans les equipements installes en exterieur.

Si l'application d'un agent anti-humidite est envisagee, certains points doivent etre anticipes, tels que les composants comportant des parties mobiles, les resistances ajustables semi-fixes ou encore la garantie des chemins de dissipation thermique. Si la decision d'appliquer le revetement est prise apres le debut de la production en serie, il pourrait etre necessaire de revoir la selection des composants. Le fait d'avoir partage l'information des l'etape ou « il se peut que l'on applique un revetement » a ete efficace pour eviter tout retour en arriere.

Concernant le refroidissement egalement, l'integration d'un ventilateur etait encore a l'etude du cote de l'equipement. Le client a donc fixe comme condition une conception thermique viable meme sans ventilateur. Si l'implantation des composants est optimisee en supposant un refroidissement force par ventilateur, la marge thermique deviendra insuffisante des que la configuration sans ventilateur sera adoptee. Tant que le mode de refroidissement n'est pas determine, il est necessaire de concevoir en tenant compte des conditions les plus contraignantes.

⑤ Planification et approche des coûts initiaux

Le développement d'une alimentation personnalisée ne peut pas etre planifie en supposant qu'un seul prototype suffira. Notre entreprise avance en suivant les etapes ci-dessous.

Lorsque nous présentons un calendrier a nos clients, nous distinguons non seulement la durée jusqu'a la fin du développement, mais aussi la période a laquelle nous pouvons remettre les échantillons et la période a laquelle nous pouvons commencer l'approvisionnement des composants. En remontant a partir de la date de démarrage de la production en série, c'est en effet ce dernier point qui a un impact réel. Si le délai d'approvisionnement des composants est clairement défini, il est possible de planifier a l'avance a quelle étape une notification préalable est nécessaire pour respecter les délais.

Concernant les coûts initiaux, nous présentons une estimation incluant les dépenses supposées nécessaires au développement, telles que les moules de circuits imprimés, les films et les outillages. Avec une méthode consistant a ajouter les éléments ultérieurement, les montants peuvent varier en cours de validation interne et bloquer la prise de décision elle-même. Si des frais supplémentaires deviennent nécessaires en cours de développement, nous les examinons au cas par cas au moment opportun.

Concernant le traitement du taux de change : Lorsque vous comparez plusieurs fournisseurs potentiels, si les devis sont exprimés a la fois en yens et en devises étrangères, les bases de comparaison ne sont pas uniformes. Sur demande, nous pouvons également fournir des devis en devises étrangères. N'hésitez pas a nous consulter au stade de la comparaison.

Résumé des exemples de développement

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Depuis notre création en 1989, nous fabriquons des adaptateurs AC et des alimentations à découpage, en assurant en interne la conception, la fabrication et le service après-vente après la production en série. Concernant les alimentations sur mesure, nous prenons en charge des demandes à partir de petites séries, pour des puissances de 3 W à 1.5 kW. Nous proposons également une gamme standard d'alimentations open frame de type carte, ce qui nous permet de vous accompagner pour déterminer si une modification d'un produit standard suffit ou si une nouvelle conception est nécessaire.

Même si les spécifications ne sont pas encore définies, si vous pouvez nous fournir la documentation du produit actuel, nous analyserons les points de compatibilité et vous ferons une proposition.

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*Ce cas est publie dans la limite de l'autorisation du client. Le nom de l'entreprise, le nom du produit, le numero de modele, les quantites, les prix et les specifications numeriques detaillees ne sont pas divulgués.
*Le contenu indique correspond a la phase d'etude et les specifications et le calendrier reels varient selon chaque projet.