Кухня электропитания - № 1/2005 Печать
Статьи - Продукты

В промышленных, аэрокосмических и оборонных системах автоматизации вторичные источники питания должны наряду с обеспечением высокого качества вырабатываемого ими электричества обладать повышенной надежностью и иметь длительный ресурс работы в экстремальных условиях
Игорь Скиба.

Для питания электронных устройств различного назначения в большинстве случаев первичный источник питания или стандартная электросеть по частоте, стабильности или напряжению оказываются непригодными. Поэтому возникает необходимость преобразования электрической энергии для получения качественного электропитания с помощью вторичных источников питания (ВИП). Основными промышленными применениями ВИП являются оборудование управления технологическими процессами, пульты операторов, тестирующие и измерительные приборы. К крупным потребителям встраиваемых источников питания также относятся аэрокосмическая и оборонная отрасли производства.

Для удовлетворения всех потребностей мультисегментного рынка ВИП сегодня существует огромное разнообразие схемных и конструктивных решений преобразователей электрической энергии, охватывающих диапазон мощностей от долей ватта до нескольких тысяч киловатт. Широкая номенклатура используемых в источниках питания электровакуумных и полупроводниковых приборов, интегральных микросхем и других компонентов, высокие требования к выходным параметрам, КПД, надежности и условиям работы также способствовали созданию большого количества различных типов источников питания, каждый из которых имеет определенные достоинства и недостатки.

В условиях такой, поистине необозримой номенклатуры оптимальный выбор ВИП, удовлетворяющего всем заданным требованиям, является одной из наиболее сложных задач при проектировании и инсталляции комплексов технических средств автоматизации. А ведь от этого выбора в немалой степени зависят и надежность, и массогабаритные показатели, и стоимость, и КПД всей системы в целом.

Максимум мощности — в минимуме объема

Сегодня в системах промышленной автоматизации в подавляющем большинстве случаев применяются импульсные источники вторичного электропитания — DC/DC- и AC/DC-преобразователи стабильного выходного напряжения или тока. Импульсные источники питания обладают рядом преимуществ по сравнению с линейными стабилизаторами и преобразователями на основе трансформаторов. К ним можно отнести такие свойства, как компактность и высокий КПД, большую плотность транспортируемой потребителям мощности (доходящей до 30 Вт/см3). Однако уровень пульсаций выходного напряжения (в том числе и по высшим гармоникам) в этих ВИП не может быть снижен менее чем до 20 мВ.

Импульсные источники питания обеспечивают высокую стабильность уровня выходного напряжения и тока. Немаловажным показателем их работы также является высокая надежность поддержания заданных значений выходного напряжения и тока, а также безотказное функционирование при определенных, зачастую экстремальных внешних условиях.

Конструкторско-технологические требования потребителей помогают фирмам, производящим ВИП, сориентироваться в выборе элементной базы, определить допустимые массу, объем, форму источника, а также наложить ряд ограничений на отдельные показатели, например на миниатюризацию. При этом необходимо учитывать, что в состав источника питания включаются энергоемкие компоненты и что в его силовой цепи протекают значительные токи. Отметим, что современное состояние элементной базы позволяет миниатюризировать многие функциональные узлы конверторов, входящие в модули управления и защиты. Однако силовую цепь ВИП удается миниатюризировать крайне редко, что связано с большим тепловыделением в ней.

Недавнее прошлое и ближайшее будущее

В последние четыре года наблюдался существенный рост объемов продаж DC/DC-преобразователей в сегменте изделий с номинальными мощностями от 50 до 300 Вт. При этом отмечался сдвиг от маломощных DC/DC-конверторов к преобразователям средней мощности для телекоммуникационных и компьютерных приложений, что в основном было обусловлено внедрением в этих областях техники микропроцессорных устройств со все более высоким быстродействием, которые потребовали и более высоких мощностей питания.

Наибольший рост продаж DC/DC-конверторов за этот период времени произошел в диапазонах малой мощности. И в ближайшие годы эти источники питания с установленной мощностью от 15 до 25 Вт, по прогнозам аналитиков, будут иметь самый высокий темп роста потребления. Основная причина этой тенденции — расширяющееся из года в год использование распределенных систем электропитания в таких областях применения, как контрольно-измерительное оборудование, информационные сети компьютеризированных систем управления и промышленной автоматизации, высоконадежные стоечные компьютеры, гражданское и военное оборудование средств связи.

На втором месте по темпу роста продаж на рынке импульсных вторичных источников питания будут DC/DC-конверторы с мощностью от 250 до 500 Вт, что обусловливается ростом их потребления в таких областях применения, как серверы, медицинское и лабораторное оборудование, промышленные устройства управления силовыми механизмами и оборудование связи, включая мультиплексоры и другие типы оборудования передачи данных.

DC/DC-конверторы в диапазоне мощностей 50—100 Вт доминировали в продажах 1999 года. Сегодня планируемый темп роста в этом сегменте более низкий, хотя доля потребления преобразователей этого диапазона мощностей остается и, по-видимому, будет еще длительное время оставаться самой большой.

Неожиданное появление областей применения ВИП в телефонных и цифровых сетях, включающих передающее оборудование, офисные АТС, АТП и оборудование дистанционного доступа локальных вычислительных сетей в ближайшие пять лет, по прогнозам, приведет к ежегодному приросту потребления DC/DC-конверторов для оборудования связи и передачи данных со средним темпом около 15 %.

Ожидается, что сегмент рынка компьютеров и офисного оборудования также останется наибольшим потребителем DC/DC-конверторов. Однако он будет расти несколько медленнее, чем рынок связи и передачи данных.

Серверы и переносные (портативные) компьютеры в прогнозируемом периоде будут двумя основными растущими областями применения внутри этого сегмента рынка.

Промышленный и приборостроительный рынки в течение следующих пяти лет будут расти с умеренно-средним темпом — около 11 %. Определяющими факторами их роста являются постоянно увеличивающиеся локальные и международные запросы на новое медицинское и лабораторное оборудование.

В индустрии преобразовательной техники ожидается появление новых номиналов выходных напряжений. Например, сегодня для микропроцессоров Intel Pentium требуется напряжение 3,3 В, а для будущего поколения, как ожидается, оно уменьшится до 2,5 В и ниже. Одновременно потребуется обеспечение и более быстрых переходных процессов.

Анонс новых серий

Недавно на украинском рынке вторичных источников питания появились, по нашему мнению, достойные внимания разработчиков систем промышленной автоматизации DC/DC- и AC/DC-преобразователи израильской компании Nemic Lambda, некоторые технические характеристики и особенности применения которых мы представляем читателям журнала.

Серия HWS открывает источники питания пятого поколения и соответствует Директиве RoHS о запрете использования свинца и других вредных веществ в электротехническом и электронном оборудовании.

Основное применение серии — в компьютерных промышленных комплексах, системах автоматизации и контроля на производстве, где требуются низкие питающие напряжения при высоком токе нагрузки. При этом благодаря идентичным параметрам на выходе серия допускает параллельную работу нескольких блоков.

Источники питания этой серии имеют встроенную схему коррекции коэффициента мощности, что снижает общее потребление в сети. Корпуса их имеют высоту 82 мм и монтируются в стойку высотой 2U, что делает общую систему питания компактной.

Серии JWS/EWS — это одноканальные модели, широко применяющиеся в системах электропитания. Изделия заслужили признание потребителей благодаря небольшим габаритным размерам и высокой удельной мощности.

Новые источники питания серий JWS/508 и JWS-P/508 разработаны специально для обеспечения электропитания аппаратуры с импульсным потреблением тока (принтеры и другое печатающее оборудование).

Ряд новинок в номенклатуре конверторов этих серий продолжают модели с выходным напряжением 24 В, снабженные электрическим экраном, которые особенно эффективны для применения в оборудовании промышленной автоматизации.

Для электротехнических решений преобразователи серий JWS/EWS интересны возможностью установки в щитах управления на DIN-рейку посредством дополнительной панели.

Все источники питания этих серий имеют повышенную надежность.

Модели серии SWS обладают следующими сервисными функциями:

  • плавным запуском;
  • защитой по току и от перенапряжения на выходе;
  • встроенным помехоподавляющим фильтром (Class B);
  • регулировкой выходного напряжения;
  • светодиодным индикатором состояния выходного канала.

Серия дополнена AC/DC-преобразователями с выходными мощностями 300 и 600 Вт, которые, как и все другие модели SWS, являются эффективным решением для применений, требующих высокой надежности.

Все конверторы имеют универсальный вход 85—265 В переменного или 120—70 В постоянного тока.

Преобразователи серии SWS имеют функции плавного запуска и коррекции коэффициента мощности, обеспечивающей соответствие требованиям стандарта EN61000-3-2 (ГОСТ 51317.3.2-99).

Источники питания серии DLP предназначены главным образом для обеспечения надежного питания в шкафах управления и распределения стандартным выходным напряжением 24 В (их корпуса монтируются на DIN-рейку).

Защита преобразователей от перегрузки по току обеспечивается ограничением тока нагрузки с автоматическим перезапуском. А защита от перенапряжения на выходе осуществляется автоматическим отключением блока при достижении выходным напряжением некоторого установленного предельного уровня.

Если необходимо наращивание мощности питания, допускается параллельная работа нескольких преобразователей.

Сегодня в Украину поставляются конверторы с выходной мощностью 75, 100, 120, 180 и 240 Вт при номинальном значении выходного напряжения 24 В.

Коммутатор серии DLP-PU имеет функцию обеспечения дополнительной мощности, которая может быть использована при параллельной работе источников питания серии DLP. Он также обеспечивает двум параллельно работающим преобразователям режим резервирования (ток нагрузки при таком подключении может достигать 20 А).

Преобразователи РН/PAH/PAF предназначены для применения в электронной аппаратуре железнодорожного транспорта. Они используются для питания информационных светодиодных дисплеев в вагонах, электроприводов автоматических дверей, контроллеров вагонных систем кондиционирования воздуха, аудио- и видеотехники в салонах и других систем со средними уровнями потребляемой мощности.

Одноканальные модули питания являются компонентами комплексной PH-серии DC/DC-преобразователей, которая имеет выходные мощности от 60 до 600 Вт и номинальные значения выходного напряжения от 2 до 48 В.

Кроме применения в железнодорожном транспорте эти преобразователи также подходят для широкого спектра распределенных систем электропитания. Обладая высокими показателями по КПД и надежности, модули этих DC/DC-преобразователей имеют обширный набор сервисных функций, среди которых отметим сигнал состояния выходного напряжения и возможность параллельной работы с равномерным распределением тока нагрузки (PH300S с применением внешних схем), что позволяет применять их в системах с N+1-резервированием.

Модули серий PH/PAH/PAF характеризуются диапазоном входного напряжения от 66 до 160 В постоянного тока. Некоторые модели серии РН имеют выходной канал, регулируемый в очень широком диапазоне напряжений — от -60 до +20 % относительно номинального значения, и максимальное значение тока нагрузки 15 A.

Защита по току ограничивает ток нагрузки на уровне от 105 до 140 %, а защита от перенапряжения отключает модуль при уровне выходного напряжения, достигающем 145 % номинального значения. Охлаждаемые за счет теплопроводности преобразователи работают при температурах от -20 до +85 °С. Модели с высокой выходной мощностью снабжаются радиатором.

Конверторы серии ALPHA представляют собой блоки питания мощностью до 1500 Вт с несколькими значениями выходного напряжения. При этом фирма-изготовитель предоставляет потребителям возможность изготовления изделий под заказ (по индивидуальным требованиям покупателей). Серия имеет схему коррекции коэффициента мощности. Входная цепь устойчива к импульсным помехам. Благодаря низким токам утечки модели успешно применяют в медицинской, прецизионной и лабораторной технике.

Серия ZUP расширена программируемыми лабораторными источниками питания четырех моделей: ZUP80-2.5, ZUP80-5, ZUP120-1.8 и ZUP120-3.6. Преобразователи ZUP 80-2.5 характеризуются возможностью регулирования выходного напряжения в диапазоне от 0 до 80 В и тока нагрузки от 0 до 2,5 A (максимальная выходная мощность этих конверторов — 200 Вт).

ZUP80-5 обеспечивают в нагрузке ток в диапазоне от 0 до 5 A (максимальная выходная мощность 400 Вт).

Выходное напряжение моделей ZUP120-1.8 и ZUP120-3.6 может быть установлено в интервале от 0 до 120 В, а значение тока нагрузки регулируется в диапазоне от 0 до 1,8 А (при максимальной выходной мощности — 216 Вт) и от 0 до 3,6 A (максимальная выходная мощность — 432 Вт).


Поставщик вооруженных сил Ее Величества

Компания Nemic Lambda Ltd. основана в 1991 году. Сегодня она является подразделением группы компаний Lambda Group — всемирно известного поставщика источников питания AC/DC с непрерывным регулированием (на основе высокочастотных преобразователей), DC/DC-преобразователей и систем электропитания полного ряда применений, включая промышленные, коммерческие, телекоммуникационные, медицинские, военные, офисные, лабораторные.

Компании Nemic Lambda принадлежит множество патентов в области силовой электроники. Ее производственные мощности оснащены по последнему слову техники и имеют высокий технологический потенциал, что гарантирует выпуск продукции высокого качества. Выпускаемые компанией источники питания проходят испытания по всем электрическим характеристикам в широком диапазоне температур окружающей среды, на надежность, на принудительный отказ и по другим параметрам. По требованию заказчика возможно проведение дополнительных испытаний.

Nemic Lambda поставляет серию универсальных DC/DC-преобразователей для армии и военно-морского флота Великобритании. Для военно-воздушых сил Объединенного Королевства компания поставляет универсальные программируемые источники вторичного электропитания для применения в наземных сервисных пунктах, обслуживающем электронном и электротехническом оборудовании. На эти же ответственные объекты компания Nemic Lambda поставляла по контракту программируемые источники питания серии Genesys собственной разработки. По требованию военных эти изделия проходили жесткое тестирование в местах будущей эксплуатации в течение 7 месяцев, и только после его завершения начались закупки. В ноябре 2004 года Nemic Lambda была отмечена премией Европейской электронной промышленности (European Electronics Industry Awards) на конкурсе в Мюнхене, проходившем в рамках выставки Electronics.


Преобразователи серии FPS — это компактные модульные выпрямители (AC/DC Front-End power supply) с выходной мощностью 1000 Вт, которые предназначены для применения в системах, где необходимо при малых габаритах системы обеспечить высокую удельную мощность.

ВИП серии FPS используются в аппаратуре связи и передачи данных. Модули высотой 1U (41 мм) устанавливаются в каркас 1U 19-дюймовой стойки, что обеспечивает экономию пространства при монтаже.

Горизонтальное объединение трех модулей позволяет получить полную мощность — 3000 Вт. В настоящее время выпускаются модули с выходным напряжением 48 В. В перспективе планируются поставки модулей с выходными напряжениями 12,5 и 24 В.

Серия Genesys включает прецизионные программируемые источники питания для промышленных и лабораторных применений с выходной мощностью до 1500 Вт и предназначенных для монтажа в 19-дюймовые конструктивы половинной ширины и высотой 1U. Поставляются источники с возможностью регулирования выходных напряжений в диапазонах 0—6, 0—8, 0—12,5, 0—20, 0—30, 0—40, 0—60, 0—80, 0—100, 0—150, 0—300 и 0—600 В. Управление в них уровнями напряжения и тока может производиться как с передней панели приборов цифровыми кодирующими устройствами, так и дистанционно — посредством аналогового или цифрового интерфейсов RS232, RS485 и IEEE-488.

Особенности серии Genesys:

  • диапазон входных напряжений — от 85 до 265 В переменного тока;
  • пределы изменения частоты входного напряжения — от 47 до 63 Гц;
  • активный корректор коэффициента мощности обеспечивает значение ККМ=0,99;
  • выходное напряжение — до 600 В, ток нагрузки — до 200 А;
  • встроенные интерфейсы RS232/RS485;
  • программная калибровка;
  • cохранение установок в памяти;
  • АЦП/ЦАП с разрешением до 16 бит;
  • автоматический переход в режим генератора напряжения и тока;
  • параллельное подключение с активным распределением тока нагрузки;
  • независимое дистанционное включение/выключение и блокирование/разблокирование;
  • внешнее аналоговое программирование напряжения в диапазонах 0—5 или 0—10 В.

Надеемся, что приведенный обзор новых на нашем рынке импульсных DC/DC- и AC/DC-конверторов поможет разработчикам систем промышленной автоматизации сделать оптимальный выбор источников питания для создаваемых ими комплексов технических средств.

 
« Пред.   След. »

Архив журнала

Год 2017:


Год 2016:


Год 2015:


Год 2014:


Год 2013:


Год 2012:


Год 2011:


Год 2010:


Год 2009:


Год 2008:


Год 2007:

Год 2006:

Год 2005:

AdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisement
AdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisementAdvertisement

© 2018, Мир Автоматизации. Издательский Дом "ПРОФИТ". ООО "Издательский Дом "ПРОФИТ". Все права защищены.