Standaard voedingen veroorzaken hindernissen voor ontwerpers, omdat ze hen dwingen te werken met vooraf bepaalde vermogensspecificaties. Configureerbare voedingen, zoals de NMP- en UMP-400-serie van Mean Well, helpen deze beperkingen te overwinnen.

Configureerbare voedingen bieden ontwerpers flexibiliteit door programmeerbare uitgangen aan te bieden via hun front-end-modules die DC-DC-regeling verzorgen. “De front-end wordt met de modules verbonden via quick-connect of plug-and-play. De vermogensmodules kunnen worden gebruikt om eenvoudige en compacte gedistribueerde voedingssystemen te creëren,” aldus Engineering.com.

Figuur 1. Een traditionele configuratie met meerdere AC-DC-voedingen (links) versus een gedistribueerd systeem met configureerbare voedingen (rechts).

“We bieden verschillende varianten van uitgangsmodules die compatibel zijn met de front-end-leverancier, zodat gebruikers eenvoudig kunnen combineren wat ze nodig hebben op het gebied van uitgangsspanning, uitgangsvermogenniveaus, enzovoort,” vertelde Kai Li, Project Manager bij Mean Well, aan Engineering,com. “Geavanceerde apparatuur vereist meerdere uitgangsspanningsniveaus. Een 3D-printer heeft bijvoorbeeld 24V nodig om de motor aan te drijven, 12V om de displaypanelen aan te drijven en 3,3V om bepaalde draadloze functies te besturen. Met een configureerbare voeding heb ik maar één enkele unit nodig om al die verschillende spanningen te ondersteunen.”

De NMP-650 (650W) en NMP1K2 (1.200W) zijn 1U low-profile configureerbare voedingen met vier instelbare uitgangsmodules die bereiken van 3V tot 55V dekken. De NMP-serie biedt ook intelligente besturingsfuncties.

“Dit maakt intelligente besturing mogelijk vanuit de verschillende besturingssignalen. We kunnen de unit op afstand aan- en uitzetten, en dat kunnen we doen met een globaal besturingssignaal naar de front-end, of we kunnen het lokaal doen bij elk van de uitgangsmodules,” legde Li uit.

Naast de flexibiliteits- en besturingsfuncties omvatten de voordelen van de Mean Well NMP-serie:.

• Lage lekstroom - beschadigde aardingsverbindingen kunnen zowel AC- als DC-lekstroom veroorzaken, die via elk geleidend voorwerp, inclusief een menselijk lichaam, naar de aarde kan stromen. Dit vereist dat ontwerpers deze stroomwaarde beperken. Standaardvoedingen kunnen lekstroom slechts losjes regelen, wat problemen veroorzaakt bij het voldoen aan specifieke apparaatvereisten.

Configureerbare voedingen bieden een lagere lekstroom en worden ontworpen en gecertificeerd als een geheel, waarbij alle lekstroomprestaties in overweging worden genomen.

De Mean Well NMP-voedingen hebben een aardlekstroom van <400uA/264VAC en een aanraakstroom van <100uA/264VAC

• Elektromagnetische compatibiliteitsprestaties (EMC) - voedingen kunnen elektromagnetische interferentie (EMI) genereren die nabijgelegen apparaten beïnvloedt, wat hoger is bij standaardvoedingen. EMC is het vermogen om prestaties te behouden ondanks EMI en zelf geen EMI te genereren. Als een elektrisch systeem EMI gebruikt, kan dit toenemen. Een enkele configureerbare voeding kan het effect verminderen en ingenieurs hoeven geen EMI-debugging uit te voeren, het meest tijdrovende onderdeel van het ontwerpen van elektromechanische producten. Ze kunnen ook de behoefte aan extra filters en ontwerpcorrecties beperken.

• Hoge vermogensdichtheid - gezien de steeds toenemende vraag naar kleinere voedingen met hetzelfde of hoger vermogen, is vanwege vermogensdichtheidsproblemen efficiënte koeling vereist.De NMP-voedingen bereiken hierdoor een rendement van tot 91 procent. De NMP-650 (650W uitgangsvermogen) heeft één ingebouwde koelventilator en de NMP-1K2 (1.200W) heeft er twee..

“Bij het ontwerpen van de [NMP] moesten we heel zorgvuldig rekening houden met de aerodynamica, de luchtstroom van de ventilatoren en hoe de luchtstroom interageert met de componenten,” zei hij. “Het is dus een gecombineerde ontwerpervaring, gebaseerd op meer dan 35 jaar ervaring van Mean Well in het ontwerpen van schakelende voedingen.”

Functies van configureerbare voedingen

De Mean Well NMP-serie heeft functies toegevoegd die de flexibiliteit van hun voedingen verbeteren.

• Een actieve vermogensfactorcorrectie (PFC)-functie - deze beschermt alle ontworpen apparaten terwijl de conversie-efficiëntie wordt verbeterd. Dankzij actieve stroomdeling en parallelbesturing kunnen gebruikers de totale uitgangsstroom verhogen door tot vier (NMP650) of zes (NMP1K2) modules met dezelfde uitgangsspanningsclassificatie aan te sluiten (wat betekent dat het spanningsverschil kleiner moet zijn dan 0,2V).

• Hogere uitgangsspanningen - dit bereikt Mean Well door uitgangsmodules in serie te schakelen (waarbij de totale uitgangsstroom de stroomwaarde van de laagst gewaardeerde, in serie geschakelde module niet mag overschrijden).

Figuur 2. Parallelle aansluiting van zes NMS240-modules. (Afbeelding met dank aan Mean Well .)

De uitgangsspanning van de modules kan worden aangepast via de step voltage regulator (SVR), die wordt afgesteld door de VR60-potentiometer bij de uitgangsklemmen te draaien. Het met de klok mee draaien van de VR60 verhoogt de spanning, en tegen de klok in draaien verlaagt de spanning. De uitgangsspanning is programmeerbaar in het bereik van 3 – 6V (NMS-240-05), 6 – 15V (NMS-240-05), 15 – 30V (NMS-240-24), en 30 – 55V (NMS-240-48). Daarnaast kunnen de spanning en stroom worden afgesteld tussen 40 en 100 procent van de nominale waarden door externe DC-spanningen toe te passen (zie grafiek hieronder).

Figuur 3. De uitgangsstroom kan worden aangepast door een externe DC-spanning toe te passen. (Afbeelding met dank aan MEAN WELL.)

“We hebben maar vier verschillende modules, met de nominale spanningen van 5V, 12V, 24V en 48V,” legde Li uit. “Elke module heeft een zeer breed instelbereik. Sommige van onze concurrenten maken meer dan honderd verschillende modules. Onze gebruikers hoeven niet door talloze pagina's met spec sheets te bladeren om de juiste module te vinden.”

De ingebouwde remote-sense-uitgangsmodule in de NMP-serie kan spanningsvallen tot 0,5V compenseren. Het twisten of afschermen van de sense-spanningsdraden voorkomt externe ruisinterferentie. De status van de voeding wordt bewaakt via de DC OK-signaaluitgang; bij correcte werking is het DC-OK-signaal HIGH (4,5~5,5V) en brandt de LED-indicator.

De NMP-uitgangsmodules hebben ingebouwde stroombeveiligingen die worden geactiveerd wanneer de uitgang kortgesloten is of de uitgangsstroom 115% ± 10% van de nominale uitgangsstroom overschrijdt. Elke uitgangsmodule heeft ook ingebouwde overspanningsbeveiliging. Zodra de beveiliging wordt geactiveerd, schakelen de units 10 seconden uit voordat de AC-voeding wordt gecycled om de unit weer aan te zetten. Er is ook een ingebouwd fan-lock-beveiligingscircuit. De uitgang van de NMP-modules schakelt uit wanneer de DC-ventilator stopt met werken (in geval van fan-lock, losse connectoren of gebroken draden). Het is noodzakelijk om de AC-voeding uit te schakelen en de oorzaken van de fan-lock te verwijderen.

Als de interne temperatuur een vooraf ingestelde waarde overschrijdt, stuurt het ingebouwde thermische detectiecircuit van het NMP-systeem een HIGH-signaal. De uitgang schakelt automatisch uit als de interne temperatuur verder blijft stijgen en de “veilige limiet”-waarde overschrijdt. Dit signaal is LOW wanneer de interne temperatuur binnen een normale waarde ligt.

Veiligheid van voedingen

Veiligheid van voedingen is een kritieke factor, en de NMP-serie voldoet aan regelgeving, waaronder de medische 2x Means Of Patient Protection (MOPP)- en ITE-normen.

MOPP is de norm voor basisveiligheid die vereist is voor medische elektrische apparatuur en regelt het isolatieniveau van de voedingen. De IEC/EN 60601-1 beheert de elektrische veiligheid voor medische apparaten met gedetailleerde maatregelen om elektrische schokken te voorkomen.

Er zijn twee MOP-beveiligingen: MOOP en MOPP. MOOP staat voor Means Of Operator Protection en is bedoeld voor apparaten die niet in contact komen met de patiënt. MOOP heeft doorgaans een lager niveau van isolatie- en lekstroomvereisten, en bepaalt voornamelijk het isolatieniveau van de voedingseenheden.

“Een ander belangrijk kenmerk [van de NMP] is dat zowel de medische als de ITE [Information Technology Equipment]-veiligheidsnormen zijn goedgekeurd,” zei Li. “Zo kunnen klanten dit gebruiken voor industriële toepassingen, zoals 3D-printers, en ook voor medische machines zoals beeldvormings- of chirurgische apparatuur.”

De ventilatorloze Mean Well UMP-400

De andere configureerbare voeding van Mean Well, de UMP-400 kan werken als een onafhankelijke 400W (24V of 48V) voeding met één uitgang. De UMP-400 is een volledig configureerbare ventilatorloze voeding; er is geen geforceerde luchtstroom nodig om de unit te koelen. Dit maakt het een geluidloos apparaat dat zeer populair is voor geluidsgevoelige omgevingen zoals ziekenhuizen of winkelcentra.

Figuur 4. Een MEAN WELL UMP-400-voeding. (Afbeelding met dank aan MEAN WELL.)

De UMP-400 kan worden geconfigureerd tot een modulaire voeding met meerdere kanalen door de niet-geïsoleerde DC-DC-omvormers van de NID-serie te integreren. Met een uitgangsvermogen tot 100W, instelbaar voor de gangbare spanningen van 5V, 12V, 15V en 24V, is de UMP-400 gecertificeerd volgens de ITE 62368-1-veiligheidsnormen en ontworpen om te voldoen aan de 2x MOPP-veiligheidsnormen.

Het weglaten van de ventilator uit een voeding kan de betrouwbaarheid verbeteren, de ontwerpkosten van het systeem verlagen en akoestische ruis elimineren. De Mean Well UMP-400 voorkomt problemen met ventilatorstoringen en verlaagt de onderhoudskosten. Het bedrijf raadt de UMP-400 aan voor toepassingen zoals diagnostische of biologische faciliteiten, test- of meetsystemen, telecommunicatieapparatuur, industriële automatiseringsmachines, industriële besturingssystemen en mechanische en elektrische apparatuur.

Voor meer informatie over de voordelen van configureerbare voedingen, bezoek onlinecomponents.com voor meer informatie over de Mean Well NMP-1K2, NMP-650, en UMP-400.