Gli alimentatori standard creano ostacoli per i progettisti, poiché li obbligano a lavorare con specifiche di potenza predeterminate. Gli alimentatori configurabili, come le serie NMP e UMP-400 di Mean Well, aiutano a superare questi limiti.

 

 

Gli alimentatori configurabili offrono ai progettisti maggiore flessibilità, fornendo uscite programmabili tramite i loro moduli front-end che garantiscono la regolazione DC-DC. “Il front-end è collegato ai moduli tramite connessione rapida o modalità plug-and-play. I moduli di potenza possono essere utilizzati per creare sistemi di alimentazione distribuiti semplici e compatti,” osserva Engineering.com.

 

Figura 1. Una configurazione tradizionale con più alimentatori AC-DC (a sinistra) rispetto a un sistema distribuito con alimentatori configurabili (a destra).

“Offriamo diverse varianti di moduli di uscita compatibili con il fornitore del front-end, in modo che gli utenti possano semplicemente combinare ciò di cui hanno bisogno in termini di tensione di uscita, livelli di potenza in uscita, ecc.,” ha dichiarato a Engineering.com Kai Li, Project Manager di Mean Well. “I macchinari sofisticati richiedono più livelli di tensione di uscita. Una stampante 3D, ad esempio, avrebbe bisogno di 24V per azionare il motore, 12V per i pannelli del display e 3,3V per controllare alcune funzioni wireless. Con un alimentatore configurabile, mi basta una singola unità per supportare tutte queste diverse tensioni.”

Gli NMP-650 (650W) e NMP1K2 (1.200W) sono alimentatori configurabili a basso profilo 1U che includono quattro moduli di uscita regolabili, che coprono un range da 3V a 55V. La serie NMP offre anche funzioni di controllo intelligente.

“Consente controlli intelligenti tramite i suoi vari segnali di controllo. Possiamo accendere e spegnere l'unità da remoto, e possiamo farlo con un segnale di controllo globale verso il front-end, oppure localmente su ciascuno dei moduli di uscita,” ha spiegato Li.

Oltre alle funzioni di flessibilità e controllo, i vantaggi della serie NMP di Mean Well includono:

• Bassa corrente di dispersione - collegamenti di messa a terra danneggiati possono causare correnti di dispersione sia AC che DC, che possono scorrere verso terra attraverso qualsiasi elemento conduttivo, compreso il corpo umano. Ciò impone ai progettisti di limitare questo valore di corrente. Gli alimentatori standard possono controllare solo in modo approssimativo la corrente di dispersione, creando problemi nel soddisfare requisiti specifici degli apparecchi.

Gli alimentatori configurabili offrono una corrente di dispersione più bassa e sono progettati e certificati come unità completa, considerando tutte le prestazioni relative alla corrente di dispersione.

Gli alimentatori Mean Well NMP presentano corrente di dispersione verso terra <400uA/264VAC e corrente di contatto <100uA/264VAC

 

• Prestazioni di compatibilità elettromagnetica (EMC) - gli alimentatori possono generare interferenze elettromagnetiche (EMI) che influenzano i dispositivi vicini, un fenomeno più marcato negli alimentatori standard. L'EMC è la capacità di mantenere le prestazioni nonostante le EMI, senza generarne di proprie. Se un sistema elettrico non è ben progettato, le EMI possono aumentare. Un singolo alimentatore configurabile può ridurre questo effetto, evitando agli ingegneri il debug delle EMI, la parte più dispendiosa in termini di tempo nella progettazione di prodotti elettromeccanici. Possono inoltre limitare la necessità di filtri aggiuntivi e correzioni progettuali.

• Elevata densità di potenza - data la crescente domanda di alimentatori più piccoli con la stessa o maggiore potenza, i problemi di densità di potenza richiedono un raffreddamento efficiente. Gli alimentatori NMP raggiungono così un'efficienza fino al 91%. L'NMP-650 (650W di potenza in uscita) dispone di una ventola di raffreddamento integrata, mentre l'NMP-1K2 (1.200W) ne ha due.

“Quando stavamo progettando l'[NMP], abbiamo dovuto considerare molto attentamente l'aerodinamica, il flusso d'aria delle ventole e come questo flusso interagisce con i componenti,” ha detto. “Quindi si tratta complessivamente di un'esperienza progettuale che combina oltre 35 anni di esperienza di Mean Well nella progettazione di alimentatori switching.”

Funzioni degli alimentatori configurabili

La serie NMP di Mean Well ha aggiunto funzioni che migliorano la flessibilità dei propri alimentatori. 

• Una funzione attiva di correzione del fattore di potenza (PFC) - questa protegge qualsiasi dispositivo progettato migliorando al contempo l'efficienza di conversione. Le funzionalità di condivisione attiva della corrente e controllo in parallelo consentono agli utenti di aumentare la corrente di uscita totale collegando fino a quattro (NMP650) o sei (NMP1K2) moduli con la stessa tensione di uscita nominale (ossia la differenza di tensione deve essere inferiore a 0,2V).

• Tensioni di uscita più elevate - Mean Well ottiene questo risultato collegando i moduli di uscita in serie (dove la corrente di uscita totale non deve superare la corrente nominale del modulo con la classificazione più bassa collegato in serie).

Figura 2. Collegamento in parallelo di sei moduli NMS240. (Immagine per gentile concessione di Mean Well.)

La tensione di uscita dei moduli può essere regolata tramite il regolatore di tensione a gradini (SVR), che viene tarato ruotando il potenziometro VR60 vicino ai terminali di uscita. Ruotare il VR60 in senso orario aumenta la tensione, mentre ruotarlo in senso antiorario la riduce. La tensione di uscita è programmabile nell'intervallo di 3–6V (NMS-240-05), 6–15V (NMS-240-05), 15–30V (NMS-240-24) e 30–55V (NMS-240-48). Inoltre, tensione e corrente possono essere regolate dal 40% al 100% dei valori nominali applicando tensioni DC esterne (vedi grafico sottostante).

Figura 3. La corrente di uscita può essere regolata applicando una tensione DC esterna. (Immagine per gentile concessione di MEAN WELL.)

“Abbiamo solo quattro moduli diversi, con tensioni nominali di 5V, 12V, 24V e 48V,” ha spiegato Li. “Ogni modulo ha un range di regolazione molto ampio. Alcuni dei nostri concorrenti realizzano oltre cento moduli diversi. I nostri utenti non devono sfogliare numerose pagine di schede tecniche solo per trovare il modulo giusto.”

Il modulo di uscita con rilevamento remoto integrato nella serie NMP può compensare cali di tensione fino a 0,5V. Attorcigliare o schermare i fili di rilevamento della tensione previene le interferenze da rumore esterno. Lo stato dell'alimentatore viene monitorato tramite l'uscita del segnale DC OK; quando funziona correttamente, il segnale DC-OK è ALTO (4,5~5,5V) e l'indicatore LED è acceso.

I moduli di uscita NMP dispongono di protezioni di corrente integrate che si attivano quando l'uscita è in cortocircuito o quando la corrente di uscita supera il 115% ± 10% della corrente di uscita nominale. Ogni modulo di uscita dispone inoltre di protezione da sovratensione integrata. Una volta attivata la protezione, le unità si spengono per 10 secondi prima di ripristinare l'alimentazione AC per riaccendere l'unità. È presente anche un circuito di protezione integrato contro il blocco della ventola. L'uscita dei moduli NMP si spegne quando la ventola DC smette di funzionare (in caso di blocco della ventola, connettori allentati o fili rotti). È necessario spegnere l'alimentazione AC e rimuovere le condizioni che causano il blocco della ventola.

Se la temperatura interna supera un valore preimpostato, il circuito di rilevamento termico integrato nel sistema NMP invierà un segnale ALTO. L'uscita si spegne automaticamente se la temperatura interna continua ad aumentare e supera il valore di “limite di sicurezza”. Questo segnale è BASSO quando la temperatura interna è entro un valore normale.

Sicurezza dell'alimentatore

La sicurezza dell'alimentatore è un fattore critico e la serie NMP è conforme alle normative, tra cui gli standard medicali 2x Means Of Patient Protection (MOPP) e gli standard ITE.

Il MOPP è lo standard di sicurezza di base richiesto per le apparecchiature elettromedicali e regola il livello di isolamento degli alimentatori. Lo standard IEC/EN 60601-1 disciplina la sicurezza elettrica dei dispositivi medici con misure dettagliate per proteggere dalle scosse elettriche.

Esistono due protezioni MOP: MOOP e MOPP. MOOP sta per Means Of Operator Protection ed è destinata ai dispositivi che non entreranno in contatto con il paziente. Il MOOP prevede generalmente un livello inferiore di isolamento e requisiti di dispersione, dettando principalmente il livello di isolamento delle unità degli alimentatori.

“Un'altra caratteristica chiave [dell'NMP] è che sono approvati sia gli standard di sicurezza medicali che quelli ITE [Information Technology Equipment],” ha detto Li. “Quindi i clienti possono utilizzarlo per applicazioni industriali, come le stampanti 3D, ma anche per macchinari medicali come apparecchiature di imaging o chirurgiche.”

Il Mean Well UMP-400 senza ventola

L'altro alimentatore configurabile di Mean Well, l'UMP-400, può funzionare come alimentatore indipendente a uscita singola da 400W (24V o 48V). L'UMP-400 è un alimentatore completamente configurabile e privo di ventola; non è richiesto alcun flusso d'aria forzato per raffreddare l'unità. Questo lo rende un dispositivo silenzioso, molto apprezzato in ambienti sensibili al rumore come ospedali o centri commerciali.

Figura 4. Un alimentatore MEAN WELL UMP-400. (Immagine per gentile concessione di MEAN WELL.)

L'UMP-400 può essere configurato come alimentatore modulare multicanale integrando i convertitori DC-DC non isolati della serie NID. Con una potenza di uscita fino a 100W regolabile per le tensioni comuni di 5V, 12V, 15V e 24V, l'UMP-400 è certificato secondo gli standard di sicurezza ITE 62368-1 ed è progettato per soddisfare gli standard di sicurezza 2x MOPP.

Eliminare la ventola da un alimentatore può migliorarne l'affidabilità, ridurre i costi di progettazione del sistema ed eliminare il rumore acustico. Il Mean Well UMP-400 evita i problemi legati ai guasti delle ventole e riduce i costi di manutenzione. L'azienda consiglia l'UMP-400 per applicazioni tra cui strutture diagnostiche o biologiche, sistemi di test o misurazione, apparecchiature di telecomunicazione, macchinari per l'automazione industriale, sistemi di controllo industriale e apparecchiature meccaniche ed elettriche.

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