Вибір правильного джерела живлення

На якомусь етапі кожного проекту настає момент, коли розробник повинен запитати, яке джерело живлення найкраще підходить для програми. Коротший цикл розробки, суворіші технічні характеристики та жорсткіші бюджети ускладнюють вибір. У цій статті подано огляд деталей, які необхідно враховувати, роблячи вибір.

Блок живлення є серцебиттям будь-якої електричної системи, і все ж його так часто не помічають до останнього моменту. Вибір правильного джерела живлення здається простим завданням: Ви вибираєте пристрій з відповідною вихідною напругою та потужністю за найвигіднішою ціною. Але для того, щоб отримати задовільне рішення врешті-решт, вам потрібно придивитися уважніше.

Широкий діапазон вхідних даних для змінних номінальних напруг

Як правило, електропостачання здійснюється від загальнодоступної мережі або від промислової мережі. У рідкісних випадках також використовується генератор енергії. Номінальні напруги від мережі загального користування зазвичай стандартизовані. Хоча номінальна напруга мережі в Європі становить 230 В змінного струму/50 Гц ± 10%, існує безліч інших стандартів, доступних за межами Європи. У США поширені 120 В змінного струму/50 Гц, тоді як у Китаї 220 В змінного струму/50 Гц виходять із настінної розетки. В ідеалі обраний блок живлення повинен охоплювати всі ці номінальні напруги та їх межі. Це призводить до робочого діапазону від 85 В до 264 В змінного струму. Однак тут уважніше ознайомитися з технічним паспортом. Навіть якщо вибране джерело живлення пропонує дуже хороший коефіцієнт корисної дії понад 90% при номінальній напрузі 230 В змінного струму, це може бути лише 70% при 120 В змінного струму.

Вплив ефективності на термін служби

Порівнюючи різні показники ефективності, на один-два процентних пункти більше не схоже на суттєву різницю. Також ця цифра не допоможе досягти значних економій енергії. І все ж ці кілька відсоткових пунктів можуть зробити величезну різницю. Наприклад, якщо порівняти один пристрій з ефективністю 90%, а інший - 92%, на перший погляд це не здається великим відхиленням. Але якщо врахувати отримані втрати, то одне джерело живлення має лише 8%, а інше 10%. Таким чином, пристрій з ефективністю 92% має на одну п'яту менше втрат, які виділяються як тепло. Іноді цієї невеликої різниці досить, щоб обійтися без додаткового примусового охолодження. А це, у свою чергу, допомагає економити цінний простір.

Однак набагато важливішим фактом є те, що менша генерація тепла позитивно впливає на термін служби системи. Оскільки це має прямий вплив на тривалість життя системи. Шведський хімік Сванте Арреніус виявив взаємозв'язок між швидкістю хімічної реакції та температурою ще в 1889 році. Рівняння Арреніуса містить правило, яке стверджує, що підвищення температури на 10 ° C подвоює ймовірність відмови. Іншими словами: тривалість життя зменшується вдвічі. Це означає, що лише на два процентних пункти більше ефективності може сприяти значному продовженню тривалості життя блокованого блоку живлення.

MTBF - розрахункова надійність

Надійність імпульсного блоку живлення тісно пов'язана з MTBF (середній час між відмовою). Важливість MTBF найкраще ілюструється так званою "кривою ванни" (рис. 1). Це поділяється на три розділи: ранні відмови, відмови в процесі корисного використання та відмови при зносі в кінці життя. MTBF охоплює лише середню секцію; тобто воно не охоплює "дитячу смертність" або наслідки зносу. Це легко пояснює, чому MTBF для джерел живлення часто заявляється через кілька мільйонів годин.

MTBF також може бути визначений відповідно до різних стандартів. Найбільш поширеними є MIL HDBK 217F, Bellcore TR-NWT-000332 та SN29500, який також називають "стандартом Siemens". Результати цих методів розрахунку в деяких випадках значно відрізняються. Тому, порівнюючи значення MTBF, важливо переконатись, що вони визначаються за однаковим стандартом та за однакових умов (наприклад, температура навколишнього середовища).

Однак спільне у цих методів одне - це те, що MTBF імпульсного блоку живлення є результатом суми значень компонентів. Ось чому "кількість компонентів" також має вирішальний вплив на величину MTBF. Прості імпульсні блоки живлення часто мають значно вищі значення MTBF. Проте це не обов'язково означає, що вони більш надійні.

Підводячи підсумок, MTBF - це гарне порівняння надійності подібних пристроїв, але це не дозволяє робити жодних заяв щодо тривалості життя. Це можливо лише за допомогою широкого тестування.

Перевірена надійність

Перше твердження можна зробити після 96-годинного тесту. Цей високоприскорений стрес-тест (HAST) проводиться в кліматичній камері за певних умов навколишнього середовища (наприклад, + 85 ° C/95% відносної вологості) як так званий тест на зберігання (тобто зразки не працюють). Випробовувані зразки вимірюються відповідно до їх параметрів до і після випробування. На основі відмінностей можна зробити висновок про термін служби. Дев'яносто шість годин у вищезазначених умовах відповідають, наприклад, цілодобовій роботі протягом 7,5 років. Крім того, часто проводиться 1000-годинне випробування, необов'язково як випробування на зберігання (наприклад, + 85 ° C/50% відносної вологості) або термін експлуатації (тобто зразки випробовуються в експлуатації при максимально допустимій температурі навколишнього середовища), щоб перевірити результати.

Стабільна ефективність навіть при низькому діапазоні навантаження

Іншим важливим аспектом є поведінка в різних умовах навантаження. Досить часто в таблицях даних зазначається лише одне значення при повному навантаженні, якщо воно взагалі є. Однак це не дуже значуще, оскільки імпульсні блоки живлення призначені для досягнення найкращої ефективності, близької до їх номінальної потужності. Наприклад, із зменшенням навантаження їх ефективність також зменшується, поки вона не прагне до нуля при простої. З іншого боку, добре розроблені джерела живлення пропонують постійно високу ефективність, особливо у важливих діапазонах середнього та низького навантаження.

Надійні джерела живлення на DIN-рейці для однофазних або 2-х та 3-фазних мереж

Спираючись на свій досвід виробництва мільйонів перетворювачів постійного/постійного та змінного/постійного струму, RECOM розробив серію джерел живлення на DIN-рейці, призначених для максимального терміну служби. Для створення відповідних запобіжних буферів використовувались лише компоненти найвищої якості, робоча температура яких значно перевищує значення, вказані для джерел живлення.

Джерела живлення на DIN-рейці серії REDIN характеризуються особливо тонкою конструкцією та додатково оснащені системою бокового кріплення. Це особливо вигідно для шаф вимикачів з низькою глибиною установки. Їх широкий діапазон вхідної напруги від 85 до 264 В змінного струму забезпечує їх придатність для використання у всьому світі. Завдяки високій ефективності 93%, утворюється лише незначна кількість відпрацьованого тепла, що означає, що джерела живлення можна використовувати при робочих температурах від -25 ° C до + 70 ° C без примусового охолодження. Модулі оснащені активним PFC, а коефіцієнт потужності перевищує 0,95. Вони підходять для паралельної роботи n + 1 або для забезпечення надмірності, або для постійного збільшення вихідного струму. Модулі оснащені інтелектуальним захистом від перевантаження та короткого замикання, які відключають пристрій, як тільки досягається максимально допустима температура, щоб уникнути постійних пошкоджень. Джерела живлення сертифіковані відповідно до IEC/EN/UL60950 та UL508.

Крім того, серія REDIN/3AC тепер доступна для роботи в 2-х або 3-фазних мережевих середовищах. Він розроблений для надзвичайної стабільності навіть у суворих умовах автоматизації процесів і надійно працює під напругою від 320 до 575 В змінного струму, навіть якщо третя фаза виходить з ладу. Серія постачає 120 Вт, 240 Вт, 480 Вт або 960 Вт при номінальному рівні 24 В постійного струму зі струмом пульсацій всього 40 мВ; або 22,5-29,5 В постійного струму, відрегульований точним потенціометром. Для підвищення рівня вихідної потужності пристрої можна підключати паралельно без будь-яких подальших запобіжних заходів; управління в режимі падіння з обмеженням струму забезпечує збалансоване навантаження.