표준 전원 공급 장치는 설계자가 사전에 정해진 전력 사양에 맞춰 작업하도록 강제하기 때문에 설계자에게 걸림돌이 됩니다. Mean Well의 NMP 및 UMP-400 시리즈와 같은 구성 가능한 전원 공급 장치는 이러한 한계를 극복하는 데 도움이 됩니다.

 

 

구성 가능한 전원 공급 장치는 DC-DC 조정을 제공하는 프런트 엔드 모듈을 통해 프로그래밍 가능한 출력을 제공함으로써 설계자에게 유연성을 제공합니다. “프런트 엔드는 퀵 커넥트 방식 또는 플러그 앤 플레이 방식으로 모듈에 연결됩니다. 전원 모듈은 간단하고 컴팩트한 분산형 전원 공급 시스템을 구축하는 데 사용할 수 있습니다,” 라고 Engineering.com은 언급합니다.

 

그림 1. 여러 대의 AC-DC 전원 공급 장치를 사용하는 기존 구성(왼쪽)과 구성 가능한 전원 공급 장치를 사용하는 분산형 시스템(오른쪽)의 비교.

Mean Well의 프로젝트 매니저인 Kai Li는 Engineering.com과의 인터뷰에서 다음과 같이 말했습니다. “저희는 프런트 엔드 공급업체와 호환되는 다양한 종류의 출력 모듈을 제공하므로, 사용자는 출력 전압, 출력 전력 수준 등 필요한 사항을 자유롭게 조합할 수 있습니다. 정교한 기계는 여러 출력 전압 수준을 필요로 합니다. 예를 들어, 3D 프린터는 모터를 구동하기 위해 24V, 디스플레이 패널을 구동하기 위해 12V, 일부 무선 기능을 제어하기 위해 3.3V가 필요합니다. 구성 가능한 전원 공급 장치를 사용하면, 이러한 다양한 전압을 모두 지원하는 데 단 하나의 장치만 있으면 됩니다.”

NMP-650(650W)과 NMP1K2(1,200W)는 3V에서 55V 범위를 다루는 4개의 조절 가능한 출력 모듈을 포함하는 1U 로우 프로파일 구성 가능 전원 공급 장치입니다. NMP 시리즈는 지능형 제어 기능도 제공합니다.

Li는 “이는 다양한 제어 신호를 통해 지능형 제어를 가능하게 합니다. 저희는 장치를 원격으로 켜고 끌 수 있으며, 프런트 엔드로 전달되는 전역 제어 신호를 통해서도, 또는 각 출력 모듈에서 로컬로도 이를 수행할 수 있습니다,”라고 설명했습니다.

유연성 및 제어 기능 외에도 Mean Well NMP 시리즈의 장점은 다음과 같습니다.

• 낮은 누설 전류 - 손상된 접지 연결은 인체를 포함한 모든 전도성 물체를 통해 접지로 흐를 수 있는 AC 및 DC 누설 전류를 모두 유발할 수 있습니다. 이로 인해 설계자는 이 전류 값을 제한해야 합니다. 표준 전원 공급 장치는 누설 전류를 대략적으로만 제어할 수 있어 특정 기기 요구 사항을 충족하는 데 문제가 발생합니다.

구성 가능한 전원 공급 장치는 더 낮은 누설 전류를 제공하며, 모든 누설 전류 성능을 고려하여 하나의 완전한 장치로 설계 및 인증됩니다.

Mean Well NMP 전원 공급 장치는 접지 누설 전류 <400uA/264VAC 및 접촉 전류 <100uA/264VAC를 갖추고 있습니다

 

• 전자기 적합성(EMC) 성능 - 전원 공급 장치는 인접 기기에 영향을 미치는 전자기 간섭(EMI)을 발생시킬 수 있으며, 이는 표준 전원 공급 장치에서 더 두드러집니다. EMC란 EMI가 존재하더라도 성능을 유지하고 자체적으로 EMI를 발생시키지 않는 능력을 말합니다. 전기 시스템이 잘못 설계된 경우 EMI가 증가할 수 있습니다. 단일 구성 가능한 전원 공급 장치는 이러한 영향을 줄일 수 있으며, 엔지니어는 전자기계 제품 설계에서 가장 시간이 많이 소요되는 작업인 EMI 디버깅을 할 필요가 없습니다. 또한 추가 필터 및 설계 수정에 대한 필요성을 줄일 수 있습니다.

• 높은 전력 밀도 - 동일하거나 더 높은 전력을 가진 더 작은 전원 공급 장치에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 전력 밀도 문제는 효율적인 냉각을 필요로 합니다. 이를 통해 NMP 전원 공급 장치는 최대 91%의 효율을 달성합니다. NMP-650(출력 전력 650W)에는 내장 냉각 팬이 1개 있고 NMP-1K2(1,200W)에는 2개가 있습니다.

그는 “[NMP]를 설계할 때 공기 역학, 팬의 공기 흐름, 그리고 이 흐름이 부품과 어떻게 상호 작용하는지를 매우 신중하게 고려해야 했습니다,”라고 말했습니다. “즉, 이는 전반적으로 Mean Well이 35년 이상 스위칭 전원 공급 장치를 설계해 온 경험이 결합된 설계 경험이라고 할 수 있습니다.”

구성 가능한 전원 공급 장치의 기능

Mean Well NMP 시리즈는 전원 공급 장치의 유연성을 향상시키는 기능을 추가했습니다. 

• 능동 역률 보정(PFC) 기능 - 이는 변환 효율을 향상시키는 동시에 설계된 모든 장치를 보호합니다. 능동 전류 분배 및 병렬 제어 기능을 통해 사용자는 동일한 출력 전압 정격(즉, 전압 차이가 0.2V 미만이어야 함)을 가진 모듈을 최대 4개(NMP650) 또는 6개(NMP1K2)까지 연결하여 총 출력 전류를 늘릴 수 있습니다.

• 더 높은 출력 전압 - Mean Well은 출력 모듈을 직렬로 연결하여 이를 구현합니다(이 경우 총 출력 전류는 직렬로 연결된 모듈 중 가장 낮은 정격을 가진 모듈의 전류 정격을 초과해서는 안 됩니다).

그림 2. NMS240 모듈 6개의 병렬 연결. (이미지 제공: Mean Well.)

모듈의 출력 전압은 출력 단자 근처의 VR60 전위차계를 돌려 조정하는 스텝 전압 조정기(SVR)를 통해 조절할 수 있습니다. VR60을 시계 방향으로 돌리면 전압이 증가하고, 반시계 방향으로 돌리면 전압이 감소합니다. 출력 전압은 3–6V(NMS-240-05), 6–15V(NMS-240-05), 15–30V(NMS-240-24), 30–55V(NMS-240-48) 범위에서 프로그래밍할 수 있습니다. 또한 외부 DC 전압을 인가하여 전압과 전류를 정격 값의 40~100%까지 조정할 수 있습니다(아래 그래프 참조).

그림 3. 외부 DC 전압을 인가하여 출력 전류를 조정할 수 있습니다. (이미지 제공: MEAN WELL.)

Li는 “저희는 공칭 전압이 5V, 12V, 24V, 48V인 단 4개의 서로 다른 모듈만 보유하고 있습니다,”라고 설명했습니다. “각 모듈은 매우 넓은 조정 범위를 가지고 있습니다. 일부 경쟁사는 100개가 넘는 다양한 모듈을 생산합니다. 저희 사용자는 적합한 모듈을 찾기 위해 수많은 사양서 페이지를 넘길 필요가 없습니다.”

NMP 시리즈에 내장된 리모트 센스 출력 모듈은 최대 0.5V의 전압 강하를 보상할 수 있습니다. 전압 감지선을 꼬거나 차폐하면 외부 노이즈 간섭을 방지할 수 있습니다. 전원 공급 장치의 상태는 DC OK 신호 출력을 통해 모니터링되며, 정상적으로 작동할 때 DC-OK 신호는 HIGH(4.5~5.5V)가 되고 LED 표시등이 켜집니다.

NMP 출력 모듈에는 출력이 단락되거나 출력 전류가 정격 출력 전류의 115% ± 10%를 초과할 때 작동하는 내장 전류 보호 기능이 있습니다. 각 출력 모듈에는 내장 과전압 보호 기능도 있습니다. 보호 기능이 작동하면 장치는 10초 동안 꺼진 후 AC 전원을 재공급하여 장치를 다시 켭니다. 또한 내장 팬 잠금 보호 회로도 있습니다. DC 팬이 작동을 멈추면(팬 잠금, 커넥터 헐거워짐 또는 배선 파손의 경우) NMP 모듈의 출력이 꺼집니다. AC 전원을 끄고 팬 잠금을 유발하는 원인을 제거해야 합니다.

내부 온도가 사전 설정된 값을 초과하면 NMP 시스템에 내장된 열 감지 회로가 HIGH 신호를 보냅니다. 내부 온도가 계속 상승하여 “안전 한계” 값을 초과하면 출력이 자동으로 꺼집니다. 내부 온도가 정상 범위 내에 있을 때 이 신호는 LOW입니다.

전원 공급 장치 안전성

전원 공급 장치의 안전성은 매우 중요한 요소이며, NMP 시리즈는 의료용 2x 환자 보호 수단(MOPP) 및 ITE 표준을 포함한 규정을 준수합니다.

MOPP는 의료용 전기 장비에 요구되는 기본 안전 표준으로, 전원 공급 장치의 절연 수준을 규정합니다. IEC/EN 60601-1은 감전을 방지하기 위한 세부 조치를 통해 의료 기기의 전기적 안전성을 관리합니다.

MOP 보호에는 MOOP와 MOPP 두 가지가 있습니다. MOOP는 Means Of Operator Protection(작업자 보호 수단)의 약자로, 환자와 접촉하지 않는 장치를 위한 것입니다. MOOP는 일반적으로 절연 및 누설 요구 사항이 더 낮으며, 주로 전원 공급 장치 유닛의 절연 수준을 규정합니다.

Li는 “[NMP]의 또 다른 핵심 특징은 의료 및 ITE[정보 기술 장비] 안전 표준 모두를 인증받았다는 점입니다,”라고 말했습니다. “따라서 고객은 이를 3D 프린터와 같은 산업용 애플리케이션은 물론, 영상 진단 장비나 수술 장비와 같은 의료 기기에도 사용할 수 있습니다.”

팬리스 Mean Well UMP-400

Mean Well의 또 다른 구성 가능한 전원 공급 장치인 UMP-400은 독립형 400W(24V 또는 48V) 단일 출력 전원 공급 장치로 작동할 수 있습니다. UMP-400은 완전히 구성 가능한 팬리스 전원 공급 장치로, 장치를 냉각하기 위한 강제 공기 흐름이 필요하지 않습니다. 이로 인해 소음이 없는 장치가 되어 병원이나 쇼핑센터와 같이 소음에 민감한 환경에서 매우 인기가 있습니다.

그림 4. MEAN WELL UMP-400 전원 공급 장치. (이미지 제공: MEAN WELL.)

UMP-400은 NID 시리즈 비절연 DC-DC 컨버터를 통합하여 다채널 모듈형 전원 공급 장치로 구성할 수 있습니다. 5V, 12V, 15V, 24V의 일반적인 전압에 맞게 조정 가능한 최대 100W의 출력 전력을 갖춘 UMP-400은 ITE 62368-1 안전 표준 인증을 받았으며 2x MOPP 안전 표준을 충족하도록 설계되었습니다.

전원 공급 장치에서 팬을 제거하면 신뢰성을 향상시키고, 시스템 설계 비용을 줄이며, 소음을 없앨 수 있습니다. Mean Well UMP-400은 팬 고장과 관련된 문제를 방지하고 유지 보수 비용을 절감합니다. 이 회사는 진단 또는 생물학 관련 시설, 테스트 또는 측정 시스템, 통신 장비, 산업 자동화 기계, 산업 제어 시스템, 기계 및 전기 장비 등의 애플리케이션에 UMP-400을 권장합니다.

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