Стандартные источники питания создают трудности для разработчиков, поскольку вынуждают их работать с заранее заданными характеристиками мощности. Конфигурируемые источники питания, такие как серии NMP и UMP-400 от Mean Well, помогают преодолеть эти ограничения.

 

 

Конфигурируемые источники питания обеспечивают разработчикам гибкость, предлагая программируемые выходы через свои фронтальные модули, которые обеспечивают регулирование DC-DC. «Фронтальный модуль подключается к модулям либо через быстрое соединение, либо по принципу plug-and-play. Силовые модули можно использовать для создания простых и компактных распределенных систем электропитания», отмечает Engineering.com.

 

Рисунок 1. Традиционная конфигурация с несколькими AC-DC источниками питания (слева) в сравнении с распределенной системой с конфигурируемыми источниками питания (справа).

«Мы предлагаем различные варианты выходных модулей, совместимых с поставщиком фронтального модуля, чтобы пользователи могли просто комбинировать то, что им нужно с точки зрения выходного напряжения, уровней выходной мощности и т. д.», — сказал Кай Ли (Kai Li), руководитель проекта в Mean Well, в интервью Engineering.com. «Сложное оборудование требует нескольких уровней выходного напряжения. Например, 3D-принтеру потребуется 24В для привода двигателя, 12В для панелей дисплея и 3,3В для управления некоторыми беспроводными функциями. С конфигурируемым источником питания мне нужен всего один блок для поддержки всех этих различных напряжений».

NMP-650 (650Вт) и NMP1K2 (1200Вт) — это конфигурируемые источники питания низкого профиля 1U, включающие четыре регулируемых выходных модуля, охватывающих диапазон от 3В до 55В. Серия NMP также предлагает функции интеллектуального управления.

«Это обеспечивает интеллектуальное управление за счет различных управляющих сигналов. Мы можем удаленно включать и выключать устройство, причем делать это можно с помощью глобального управляющего сигнала на фронтальный модуль или локально на каждом из выходных модулей», — пояснил Ли.

Помимо функций гибкости и управления, преимущества серии Mean Well NMP включают:

• Низкий ток утечки - поврежденные заземляющие соединения могут вызывать как ток утечки переменного, так и постоянного тока, который может протекать на землю через любой проводящий материал, включая тело человека. Это требует от разработчиков ограничивать данное значение тока. Стандартные источники питания могут лишь приблизительно контролировать ток утечки, что создает проблемы при соблюдении конкретных требований к оборудованию.

Конфигурируемые источники питания обеспечивают более низкий ток утечки и разрабатываются и сертифицируются как единое целое с учетом всех характеристик тока утечки.

Источники питания Mean Well NMP имеют ток утечки на землю <400мкА/264VAC и ток прикосновения <100мкА/264VAC

 

• Электромагнитная совместимость (ЭМС) - источники питания могут создавать электромагнитные помехи (EMI), влияющие на близлежащие устройства, что более выражено у стандартных источников питания. ЭМС — это способность сохранять работоспособность несмотря на EMI и не создавать собственных помех. Если электрическая система спроектирована неудачно, уровень EMI может возрастать. Единый конфигурируемый источник питания может снизить этот эффект, избавляя инженеров от необходимости заниматься отладкой EMI — самой трудоемкой частью разработки электромеханических изделий. Они также могут снизить потребность в дополнительных фильтрах и конструктивных доработках.

• Высокая плотность мощности - учитывая постоянно растущий спрос на источники питания меньшего размера с той же или более высокой мощностью, проблемы плотности мощности требуют эффективного охлаждения. Благодаря этому источники питания NMP достигают КПД до 91 процента. NMP-650 (выходная мощность 650Вт) имеет один встроенный охлаждающий вентилятор, а NMP-1K2 (1200Вт) — два.

«При разработке [NMP] нам пришлось очень внимательно учитывать аэродинамику, воздушный поток вентиляторов и то, как этот поток взаимодействует с компонентами», — сказал он. «Так что в целом это комплексный опыт проектирования, накопленный Mean Well за более чем 35 лет разработки импульсных источников питания».

Функции конфигурируемых источников питания

Серия Mean Well NMP получила дополнительные функции, повышающие гибкость этих источников питания. 

• Функция активной коррекции коэффициента мощности (PFC) - она защищает любые разработанные устройства, одновременно повышая эффективность преобразования. Функции активного распределения тока и параллельного управления позволяют пользователям увеличивать общий выходной ток, соединяя до четырех (NMP650) или шести (NMP1K2) модулей с одинаковым номинальным выходным напряжением (то есть разница напряжений должна быть менее 0,2В).

• Более высокие выходные напряжения - Mean Well достигает этого путем последовательного соединения выходных модулей (при этом общий выходной ток не должен превышать номинальный ток модуля с наименьшим номиналом, включенного последовательно).

Рисунок 2. Параллельное соединение шести модулей NMS240. (Изображение предоставлено Mean Well.)

Выходное напряжение модулей можно регулировать с помощью ступенчатого регулятора напряжения (SVR), который настраивается путем поворота потенциометра VR60 рядом с выходными клеммами. Поворот VR60 по часовой стрелке увеличивает напряжение, а против часовой стрелки — уменьшает его. Выходное напряжение программируется в диапазоне 3–6В (NMS-240-05), 6–15В (NMS-240-05), 15–30В (NMS-240-24) и 30–55В (NMS-240-48). Кроме того, напряжение и ток можно регулировать в пределах 40–100 процентов от номинальных значений, подавая внешние постоянные напряжения (см. график ниже).

Рисунок 3. Выходной ток можно регулировать, подавая внешнее постоянное напряжение. (Изображение предоставлено MEAN WELL.)

«У нас всего четыре различных модуля с номинальными напряжениями 5В, 12В, 24В и 48В», — пояснил Ли. «Каждый модуль имеет очень широкий диапазон регулировки. Некоторые из наших конкурентов производят более ста различных модулей. Нашим пользователям не нужно перелистывать множество страниц технических характеристик, чтобы найти подходящий модуль».

Встроенный выходной модуль дистанционного контроля напряжения в серии NMP может компенсировать падение напряжения до 0,5В. Скручивание или экранирование проводов контроля напряжения предотвращает внешние шумовые помехи. Состояние источника питания отслеживается по выходному сигналу DC OK; при исправной работе сигнал DC-OK имеет высокий уровень (HIGH, 4,5~5,5В), и загорается светодиодный индикатор.

Выходные модули NMP оснащены встроенной защитой по току, которая срабатывает при коротком замыкании на выходе или превышении выходным током значения 115% ± 10% от номинального выходного тока. Каждый выходной модуль также имеет встроенную защиту от перенапряжения. После срабатывания защиты устройства отключаются на 10 секунд, после чего происходит повторная подача переменного тока для включения устройства. Также предусмотрена встроенная схема защиты от блокировки вентилятора. Выход модулей NMP отключается, когда вентилятор постоянного тока перестает работать (в случае блокировки вентилятора, ослабленных разъемов или обрыва проводов). Необходимо отключить питание переменного тока и устранить причины, вызвавшие блокировку вентилятора.

Если внутренняя температура превышает заданное значение, встроенная схема термодетектирования системы NMP отправит сигнал высокого уровня (HIGH). Выход автоматически отключается, если внутренняя температура продолжает расти и превышает значение «безопасного предела». Этот сигнал имеет низкий уровень (LOW), когда внутренняя температура находится в пределах нормального значения.

Безопасность источников питания

Безопасность источника питания - критически важный фактор, и серия NMP соответствует нормативным требованиям, включая медицинскую двойную защиту пациента (2x MOPP) и стандарты ITE.

MOPP — это стандарт базовой безопасности, требуемый для медицинского электрического оборудования, регулирующий уровень изоляции источников питания. Стандарт IEC/EN 60601-1 регулирует электробезопасность медицинских устройств, предусматривая подробные меры защиты от поражения электрическим током.

Существует два вида защиты MOP: MOOP и MOPP. MOOP означает средства защиты оператора и предназначена для устройств, которые не будут контактировать с пациентом. Для MOOP обычно установлены более низкие требования к изоляции и токам утечки; главным образом она определяет уровень изоляции блоков источника питания.

«Еще одна ключевая особенность [NMP] - сертификация как по медицинским стандартам, так и по стандартам безопасности ITE [оборудование информационных технологий], - сказал Ли. - Поэтому клиенты могут использовать устройство в промышленности, например в 3D-принтерах, и в медицинском оборудовании, например в системах визуализации или хирургических аппаратах».

Безвентиляторный Mean Well UMP-400

Другой конфигурируемый источник питания Mean Well, UMP-400, может работать как независимый источник питания с одним выходом мощностью 400Вт (24В или 48В). UMP-400 — это полностью конфигурируемый безвентиляторный источник питания; для охлаждения устройства не требуется принудительный воздушный поток. Это делает его бесшумным устройством, очень популярным для чувствительных к шуму сред, таких как больницы или торговые центры.

Рисунок 4. Источник питания MEAN WELL UMP-400. (Изображение предоставлено MEAN WELL.)

UMP-400 можно настроить как многоканальный модульный источник питания, включив в него неизолированные DC-DC преобразователи серии NID. С выходной мощностью до 100Вт, регулируемой для стандартных напряжений 5В, 12В, 15В и 24В, UMP-400 сертифицирован по стандартам безопасности ITE 62368-1 и разработан в соответствии со стандартами безопасности 2x MOPP.

Отказ от вентилятора в источнике питания может повысить его надежность, снизить затраты на проектирование системы и устранить акустический шум. Mean Well UMP-400 позволяет избежать проблем, связанных с отказами вентиляторов, и снижает затраты на обслуживание. Компания рекомендует UMP-400 для таких применений, как диагностические или биологические учреждения, испытательные или измерительные системы, телекоммуникационное оборудование, оборудование промышленной автоматизации, системы промышленного управления, а также механическое и электрическое оборудование.

Чтобы узнать больше о преимуществах конфигурируемых источников питания, посетите onlinecomponents.com для получения дополнительной информации о Mean Well NMP-1K2, NMP-650и UMP-400.