可配置电源的优势
标准电源给设计人员带来了障碍,因为它们迫使设计人员必须按照预先设定的电源规格进行工作。可配置电源,例如 Mean Well 的 NMP 和 UMP-400 系列,有助于克服这些限制。
可配置电源通过其前端模块提供可编程输出(实现 DC-DC 稳压),为设计人员提供了灵活性。“前端通过快速连接或即插即用的方式与模块相连。这些电源模块可用于构建简单而紧凑的分布式电源系统,” Engineering.com 指出。
图 1. 采用多个 AC-DC 电源的传统配置(左)与采用可配置电源的分布式系统(右)。
“我们提供多种与前端供应商兼容的输出模块,因此用户可以根据输出电压、输出功率等级等需求自由搭配,”Mean Well 项目经理 Kai Li 告诉 Engineering.com。“复杂的机械设备需要多种输出电压等级。例如,一台 3D 打印机需要 24V 驱动电机,12V 驱动显示面板,3.3V 控制某些无线功能。使用可配置电源,我只需要一台设备就能支持所有这些不同的电压。”
NMP-650(650W)和 NMP1K2(1,200W)是 1U 低外形可配置电源,包含四个可调输出模块,覆盖 3V 至 55V 的范围。NMP 系列还提供智能控制功能。
“它可以通过各种控制信号实现智能控制。我们可以远程开关设备,既可以通过全局控制信号在前端进行操作,也可以在每个输出模块上本地进行操作,”Li 解释道。
除了灵活性和控制功能外,Mean Well NMP 系列的优势还包括:
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低漏电流 - 接地连接损坏会导致 AC 和 DC 漏电流流向地面,经由包括人体在内的任何导电物体。这就要求设计人员必须限制该电流值。标准电源只能粗略地控制漏电流,这在满足特定设备要求方面会产生问题。
可配置电源具有更低的漏电流,并作为一个整体单元进行设计和认证,全面考虑所有漏电流性能。
Mean Well NMP 电源的接地漏电流 <400uA/264VAC,接触电流 <100uA/264VAC
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电磁兼容性能(EMC)- 电源会产生电磁干扰(EMI),影响附近的设备,这在标准电源中更为明显。EMC 是指在存在 EMI 的情况下仍能保持性能,且自身不产生干扰的能力。如果电气系统使用不当,EMI 可能会增加。单个可配置电源可以降低这种影响,工程师无需再进行 EMI 调试——这是设计机电产品中最耗时的部分。它们还可以减少对额外滤波器和设计修正的需求。
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高功率密度 - 鉴于对更小尺寸、同等或更高功率电源的需求不断增长,功率密度问题需要高效散热。NMP 电源借此实现了高达 91% 的效率。NMP-650(650W 输出功率)内置一个散热风扇,NMP-1K2(1,200W)内置两个。
“在设计 [NMP] 时,我们必须非常仔细地考虑空气动力学、风扇的气流以及气流与元件之间的相互作用,”他说。“因此,这整体上是 Mean Well 35 多年开关电源设计经验的综合体现。”
可配置电源的功能
Mean Well NMP 系列增加了一些功能,提升了其电源的灵活性。
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有源功率因数校正(PFC)功能 - 在提升转换效率的同时保护所设计的设备。有源均流和并联控制功能使用户能够通过连接最多四个(NMP650)或六个(NMP1K2)相同输出电压等级的模块(即电压差应小于 0.2V)来提高总输出电流。
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更高的输出电压 - Mean Well 通过串联输出模块实现这一点(此时总输出电流不应超过串联中额定值最低模块的电流额定值)。
图 2. 六个 NMS240 模块的并联连接。(图片由 Mean Well 提供。)
模块的输出电压可以通过阶梯电压调节器(SVR)进行调整,方法是转动靠近输出端子的 VR60 电位器。顺时针转动 VR60 会增加电压,逆时针转动则会降低电压。输出电压可在 3–6V(NMS-240-05)、6–15V(NMS-240-05)、15–30V(NMS-240-24)和 30–55V(NMS-240-48)范围内编程设置。此外,通过施加外部直流电压,电压和电流可微调至额定值的 40%–100%(见下图)。
图 3. 通过施加外部直流电压可以调整输出电流。(图片由 MEAN WELL 提供。)
“我们只有四种不同的模块,标称电压分别为 5V、12V、24V 和 48V,”Li 解释道。“每个模块都有非常宽的调节范围。我们的一些竞争对手生产了一百多种不同的模块。我们的用户不必翻阅大量规格表来寻找合适的模块。”
NMP 系列内置的远程检测输出模块可以补偿高达 0.5V 的电压降。扭绞或屏蔽电压检测线可防止外部噪声干扰。电源的状态由 DC OK 信号输出进行监控,正常工作时,DC-OK 信号为高电平(4.5~5.5V),LED 指示灯点亮。
NMP 输出模块内置电流保护功能,当输出发生短路或输出电流超过额定输出电流的 115% ± 10% 时会被触发。每个输出模块还具有内置过压保护功能。保护一旦被触发,设备会关闭 10 秒钟,然后重新接通 AC 电源以重新开机。此外还有一个内置的风扇锁定保护电路。当直流风扇停止运转时(例如风扇卡死、接头松动或导线断裂),NMP 模块的输出会关闭。此时必须关闭 AC 电源,并排除导致风扇锁定的故障。
如果内部温度超过预设值,NMP 系统内置的热检测电路将发送高电平信号。如果内部温度持续升高并超过“安全极限”值,输出将自动关闭。当内部温度处于正常范围内时,该信号为低电平。
电源安全性
电源安全性是一个至关重要的因素,NMP 系列符合包括医疗领域 2x 患者保护措施(MOPP)和 ITE 标准在内的相关法规。
MOPP 是医疗电气设备所需的基本安全标准,规定了电源的隔离等级。IEC/EN 60601-1 管理医疗设备的电气安全性,并规定了防止电击的详细措施。
MOP 保护分为两种:MOOP 和 MOPP。MOOP 代表操作者保护措施,适用于不会与患者接触的设备。MOOP 通常隔离等级和漏电要求较低,主要规定电源装置的隔离等级。
“[NMP] 的另一个关键特性是,它同时通过了医疗和 ITE(信息技术设备)安全标准的认证,”Li 说。“因此,客户既可以将其用于工业应用,例如 3D 打印机,也可以用于医疗设备,例如影像或手术设备。”
无风扇 Mean Well UMP-400
Mean Well 的另一款可配置电源 UMP-400,可作为独立的 400W(24V 或 48V)单路输出电源运行。UMP-400 是一款完全可配置的无风扇电源;无需强制气流即可为设备散热。这使其成为一款无噪音设备,非常适用于医院或购物中心等对噪音敏感的环境。
图 4. MEAN WELL UMP-400 电源。(图片由 MEAN WELL 提供。)
通过采用 NID 系列非隔离 DC-DC 转换器,UMP-400 可配置为多路模块化电源。其输出功率可高达 100W,可调至 5V、12V、15V 和 24V 等常用电压,UMP-400 通过 ITE 62368-1 安全标准认证,并按照 2x MOPP 安全标准设计。
取消电源中的风扇可以提高其可靠性、降低系统设计成本,并消除噪音。Mean Well UMP-400 避免了风扇故障问题,并降低了维护成本。该公司推荐将 UMP-400 用于诊断或生物设施、测试或测量系统、电信设备、工业自动化机械、工业控制系统以及机电设备等应用。
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