Las fuentes de alimentación estándar generan obstáculos para los diseñadores, ya que los obligan a trabajar con especificaciones de potencia predeterminadas. Las fuentes de alimentación configurables, como las series NMP y UMP-400 de Mean Well, ayudan a superar estas limitaciones.

 

 

Las fuentes de alimentación configurables ofrecen flexibilidad a los diseñadores al proporcionar salidas programables a través de sus módulos front-end, que brindan regulación DC-DC. “El front-end se conecta a los módulos mediante conexión rápida o de tipo plug-and-play. Los módulos de potencia se pueden utilizar para crear sistemas de alimentación distribuidos simples y compactos,” señala Engineering.com.

 

Figura 1. Una configuración tradicional con múltiples fuentes de alimentación AC-DC (izquierda) frente a un sistema distribuido con fuentes de alimentación configurables (derecha).

“Ofrecemos diferentes variantes de módulos de salida compatibles con el proveedor del front-end, de modo que los usuarios puedan simplemente combinar lo que necesitan en términos de tensión de salida, niveles de potencia de salida, etc.,” declaró a Engineering.com Kai Li, gerente de proyecto en Mean Well. “La maquinaria sofisticada requiere múltiples niveles de tensión de salida. Una impresora 3D, por ejemplo, necesitaría 24V para accionar el motor, 12V para los paneles de visualización y 3,3V para controlar algunas funciones inalámbricas. Con una fuente de alimentación configurable, solo necesito una única unidad para soportar todas esas diferentes tensiones.”

Las NMP-650 (650W) y NMP1K2 (1.200W) son fuentes de alimentación configurables de perfil bajo 1U que incluyen cuatro módulos de salida ajustables que cubren rangos de 3V a 55V. La serie NMP también ofrece funciones de control inteligente.

“Permite controles inteligentes a partir de sus diversas señales de control. Podemos encender y apagar la unidad de forma remota, y podemos hacerlo mediante una señal de control global hacia el front-end, o de forma local en cada uno de los módulos de salida,” explicó Li.

Además de las funciones de flexibilidad y control, los beneficios de la serie NMP de Mean Well incluyen:

• Baja corriente de fuga - las conexiones de puesta a tierra dañadas pueden provocar corriente de fuga tanto AC como DC, que puede fluir hacia tierra a través de cualquier material conductor, incluido el cuerpo humano. Esto exige que los diseñadores limiten este valor de corriente. Las fuentes de alimentación estándar solo pueden controlar de forma imprecisa la corriente de fuga, lo que genera problemas para cumplir con los requisitos específicos de los equipos.

Las fuentes de alimentación configurables ofrecen una corriente de fuga más baja y están diseñadas y certificadas como una unidad completa, considerando todo el rendimiento de la corriente de fuga.

Las fuentes Mean Well NMP presentan una corriente de fuga a tierra <400uA/264VAC y una corriente de contacto <100uA/264VAC

 

• Rendimiento de compatibilidad electromagnética (EMC) - las fuentes de alimentación pueden generar interferencia electromagnética (EMI) que afecta a los dispositivos cercanos, un efecto más marcado en las fuentes de alimentación estándar. La EMC es la capacidad de mantener el rendimiento a pesar de la EMI y de no generar su propia interferencia. Si un sistema eléctrico está mal diseñado, la EMI puede aumentar. Una única fuente de alimentación configurable puede reducir este efecto, y los ingenieros ya no necesitan realizar la depuración de EMI, la parte que más tiempo consume en el diseño de productos electromecánicos. También pueden limitar la necesidad de filtros adicionales y correcciones de diseño.

• Alta densidad de potencia - dada la creciente demanda de fuentes de alimentación más pequeñas con la misma o mayor potencia, los problemas de densidad de potencia requieren una refrigeración eficiente. Las fuentes NMP logran así una eficiencia de hasta el 91 %. La NMP-650 (650W de potencia de salida) cuenta con un ventilador de refrigeración integrado, y la NMP-1K2 (1.200W) cuenta con dos.

“Cuando estábamos diseñando la [NMP], tuvimos que considerar con mucho cuidado la aerodinámica, el flujo de aire de los ventiladores y cómo ese flujo interactúa con los componentes,” dijo. “Así que, en general, es una experiencia de diseño combinada, fruto de más de 35 años de experiencia de Mean Well en el diseño de fuentes de alimentación conmutadas.”

Funciones de las fuentes de alimentación configurables

La serie NMP de Mean Well ha incorporado funciones que mejoran la flexibilidad de sus fuentes de alimentación. 

• Una función activa de corrección del factor de potencia (PFC) - esta protege cualquier dispositivo diseñado mientras mejora la eficiencia de conversión. Las capacidades de reparto activo de corriente y control en paralelo permiten a los usuarios aumentar la corriente de salida total conectando hasta cuatro (NMP650) o seis (NMP1K2) módulos con la misma tensión de salida nominal (es decir, la diferencia de tensión debe ser inferior a 0,2V).

• Tensiones de salida más altas - Mean Well logra esto conectando los módulos de salida en serie (donde la corriente de salida total no debe exceder la corriente nominal del módulo con la clasificación más baja conectado en serie).

Figura 2. Conexión en paralelo de seis módulos NMS240. (Imagen cortesía de Mean Well.)

La tensión de salida de los módulos se puede ajustar mediante el regulador de tensión escalonado (SVR), que se calibra girando el potenciómetro VR60 cerca de las terminales de salida. Girar el VR60 en sentido horario aumenta la tensión, y girarlo en sentido antihorario la reduce. La tensión de salida es programable en el rango de 3–6V (NMS-240-05), 6–15V (NMS-240-05), 15–30V (NMS-240-24) y 30–55V (NMS-240-48). Además, la tensión y la corriente se pueden ajustar entre el 40 % y el 100 % de los valores nominales aplicando tensiones DC externas (ver gráfico a continuación).

Figura 3. La corriente de salida se puede ajustar aplicando una tensión DC externa. (Imagen cortesía de MEAN WELL.)

“Solo tenemos cuatro módulos diferentes, con tensiones nominales de 5V, 12V, 24V y 48V,” explicó Li. “Cada módulo tiene un rango de ajuste muy amplio. Algunos de nuestros competidores fabrican más de cien módulos diferentes. Nuestros usuarios no tienen que revisar numerosas páginas de hojas de especificaciones solo para encontrar el módulo adecuado.”

El módulo de salida con detección remota integrado en la serie NMP puede compensar caídas de tensión de hasta 0,5V. Trenzar o blindar los cables de detección de tensión evita la interferencia de ruido externo. El estado de la fuente de alimentación se monitorea mediante la salida de señal DC OK; cuando funciona correctamente, la señal DC-OK está en ALTO (4,5~5,5V) y el indicador LED se enciende.

Los módulos de salida NMP cuentan con protecciones de corriente integradas que se activan cuando la salida está en cortocircuito o cuando la corriente de salida supera el 115 % ± 10 % de la corriente de salida nominal. Cada módulo de salida también cuenta con protección contra sobretensión integrada. Una vez activada la protección, las unidades se apagan durante 10 segundos antes de restablecer la alimentación AC para volver a encender la unidad. También existe un circuito de protección integrado contra el bloqueo del ventilador. La salida de los módulos NMP se apaga cuando el ventilador DC deja de funcionar (en caso de bloqueo del ventilador, conectores sueltos o cables rotos). Es necesario apagar la alimentación AC y eliminar las condiciones que causan el bloqueo del ventilador.

Si la temperatura interna supera un valor preestablecido, el circuito de detección térmica integrado del sistema NMP enviará una señal ALTA. La salida se apaga automáticamente si la temperatura interna sigue aumentando y supera el valor de “límite seguro”. Esta señal está en BAJO cuando la temperatura interna se encuentra dentro de un valor normal.

Seguridad de la fuente de alimentación

La seguridad de las fuentes de alimentación es un factor crítico, y la serie NMP cumple normativas que incluyen los 2x medios de protección del paciente (MOPP) para uso médico y las normas ITE.

El MOPP es el estándar de seguridad básica requerido para los equipos eléctricos médicos y regula el nivel de aislamiento de las fuentes de alimentación. La norma IEC/EN 60601-1 regula la seguridad eléctrica de los dispositivos médicos con medidas detalladas para proteger contra descargas eléctricas.

Existen dos protecciones MOP: MOOP y MOPP. MOOP significa medios de protección del operador y está destinado a dispositivos que no entrarán en contacto con el paciente. MOOP suele tener requisitos menos estrictos de aislamiento y fugas, y determina principalmente el nivel de aislamiento de las unidades de las fuentes de alimentación.

«Otra característica clave [de NMP] es que están homologadas tanto las normas de seguridad médicas como las ITE [equipos de tecnología de la información]», dijo Li. «Así, los clientes pueden utilizarla para aplicaciones industriales, como impresoras 3D, y también para equipos médicos, como máquinas de diagnóstico por imagen o quirúrgicas».

La UMP-400 sin ventilador de Mean Well

La otra fuente de alimentación configurable de Mean Well, la UMP-400, puede funcionar como una fuente de alimentación independiente de salida única de 400W (24V o 48V). La UMP-400 es una fuente de alimentación completamente configurable y sin ventilador; no se requiere flujo de aire forzado para refrigerar la unidad. Esto la convierte en un dispositivo silencioso y muy popular para entornos sensibles al ruido, como hospitales o centros comerciales.

Figura 4. Una fuente de alimentación MEAN WELL UMP-400. (Imagen cortesía de MEAN WELL.)

La UMP-400 se puede configurar como una fuente de alimentación modular multicanal al incorporar los convertidores DC-DC no aislados de la serie NID. Con una potencia de salida de hasta 100W ajustable para tensiones comunes de 5V, 12V, 15V y 24V, la UMP-400 está certificada según los estándares de seguridad ITE 62368-1 y diseñada para cumplir con los estándares de seguridad 2x MOPP.

Eliminar el ventilador de una fuente de alimentación puede mejorar su fiabilidad, reducir el costo de diseño del sistema y eliminar el ruido acústico. La Mean Well UMP-400 evita los problemas relacionados con fallos del ventilador y reduce los costos de mantenimiento. La empresa recomienda la UMP-400 para aplicaciones que incluyen instalaciones de diagnóstico o biológicas, sistemas de prueba o medición, equipos de telecomunicaciones, maquinaria de automatización industrial, sistemas de control industrial y equipos mecánicos y eléctricos.

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