Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 17 июля
 
 

Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Транзисторные инверторы для электропитания средств связи

В статье рассмотрены инверторы, разработанные и выпускаемые ЗАО «ММП-Ирбис». Проведен сравнительный анализ инверторов, предназначенных для работы с аппаратурой связи, по мощности, коэффициенту гармоник, КПД, массо-габаритным показателям и т.д.

Обзор понижающих DC/DC-преобразователей компании STMicroelectronics

Пушпульный преобразователь. Еще один взгляд

В статье, представляющей собой сокращенный перевод [1], рассмотрен двухтактный пушпульный преобразователь, работающий в режиме управления по напряжению. Даны рекомендации, позволяющие обеспечить устойчивость работы преобразователя в этом режиме. Названы и обоснованы области применения данного решения, и показаны преимущества по сравнению с преобразователями с иной топологией.

 

1 сентября

TDK-Lambda: особенности работы и применения источников питания HWS/HD

В статье рассказывается об особенностях работы и преимуществах источников питания подсемейства HWS/HD, которые производит корпорация TDK-Lambda.



Обзор серии HWS

Выпуск источников питания серии HWS японское подразделение корпорации TDK-Lambda начало в 2003 г. в ответ на потребность рынка в компактных промышленных источниках питания разных номиналов, имеющих высокий запас надежности. Серия HWS сегодня — это линейка источников питания с широким диапазоном мощностей (15…1800 Вт) стандартного промышленного ряда напряжений, которая продолжает расширяться. Так, в 2005 г. появились модели HWS80, HWS300, HWS600 и HWS1500, в середине 2007 г. появилась линейка с трехфазным входом HWS1800T, а в конце 2007 г. — источник питания мощностью 1000 Вт. Существующие модели представлены в таблице 1, а их внешний вид — на рисунке 1.

Рис. 1. Источники серии HWS

Таблица 1. Линейный ряд серии HWS (с указанием выходного тока и мощности каждой модели)

Модель \ Вых. напряжение

3 В

5 B

12 В

15 В

24 В

48 В

HWS15

3 A/10 Вт

3 А/15 Вт

1,3 А/15,6 Вт

1 А/15 Вт

0,65 А/15,6 Вт

0,33 А/15,8 Вт

HWS30

6 А/20 Вт

6 А/30 Вт

2,5 А/30 Вт

2 А/30 Вт

1,3 А/31,2 Вт

0,65 А/31,2 Вт

HWS50

10 А/33 Вт

10 А/50 Вт

4,3 А/51,6 Вт

3,5 А/52,5 Вт

2,2 А/52,8 Вт

1,1 А/52,8 Вт

HWS80

16 А/52,8 Вт

16 А/ 80 Вт

6,7 А/80,4 Вт

5,4 А/81 Вт

3,4 А/81,6 Вт

1,7 А/81,6 Вт

HWS100

20 А/66 Вт

20 А/100 Вт

8,5 А/102 Вт

7 А/105 Вт

4,5 А/108 Вт

2,1 А/100,8 Вт

HWS150

30 А/99 Вт

30 А/150 Вт

13 А/156 Вт

10 А/150 Вт

6,5 А/156 Вт

3,3 А/158,4 Вт

HWS300

60 А/198 Вт

60 А/300 Вт

27 А/324 Вт

22 А/330 Вт

14 А/336 Вт

7 А/336 Вт

HWS600

120 А/396 Вт

120 А/600 Вт

53 А/636 Вт

43 А/645 Вт

27 А/648 Вт

13 А/624 Вт

HWS1000

200 А/660 Вт

200 А/1000 Вт

88 А/1056 Вт

70 А/1050 Вт

44 А/1056 Вт

22 А/1056 Вт

HWS1500

-

-

125 А/1500 Вт

100 А/1500 Вт

65 А/1560 Вт

32 А/1536 Вт

HWS1800T

300 А/990 Вт

300 А/1500 Вт

125 А/1500 Вт

100 А/1500 Вт

75 А/1800 Вт

37,5 А/1800 Вт

Основные технические параметры серии:
– исполнение RoHS;
– малый размер: на 60% компактнее предшествующих моделей;
– коэффициент мощности до 90% (зависит от модели);
– удобные размеры: высота 82 мм, корпус 2U;
– удаленный On/Off-контроль (для моделей 50 Вт и выше);
– параллельное включение до 5 блоков с помощью только одного провода (для моделей свыше 300 Вт);
– защита от перенапряжения;
– защита от перегрузки по току;
– наличие выводов для удаленной обратной связи (для моделей 80 Вт и выше);
– энергосбережение в режиме stand-by: при удаленном отключении вентиляторы и схема PFC (схема компенсации коэффициента мощности) не работают;
– соответствие MIL-STD-810F.
Для удобства использования и расширения сфер применения (кроме установки на шасси) приборы этой серии без каких-либо трудностей могут быть установлены на DIN-рейку. Для этого можно заказать специальные держатели (DIN-rail bracket). Предлагаются держатели трех типоразмеров. Для крепления приборов серий HWS15 и HWS30 применяется держатель типоразмера DIN-01; HWS50 — DIN-02; HWS80, HWS100 и HWS150 — DIN-03. Прибор жестко закрепляется в держателе, а затем устанавливается на DIN-рейку (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема установки источника электропитания серии HWS на DIN-рейку при помощи DIN-rail bracket

Особенности работы HWS/HD

Поиск и выбор источника питания для жестких условий эксплуатации — актуальная проблема для любого российского разработчика, когда-либо занимавшегося проектированием аппаратуры для использования в неотапливаемых помещениях и на улице. В техническом описании подсемейства HWS/HD заявлен гарантированный старт при температуре –40°С, а рабочий диапазон температур составляет –10...85°С. Чтобы получить точное представление об особенностях запуска моделей при низких температурах, необходимо внимательно ознакомиться с имеющейся в техническом описании диаграммой пуска, представленной для каждой линейки. В качестве примера на рисунке 3 представлена кривая запуска для моделей линейки HWS100HD.

Рис. 3. Кривая запуска для моделей линейки HWS100HD

При минимальном напряжении входа и температуре –40°С источник стабильно запускается при нагрузке 30%. Если напряжение входа 170 В и выше, то старт можно произвести при выходном токе 50% от максимального. При этом некоторые рабочие параметры могут отличаться от заявленных. Например, выходные пульсации. При низкой температуре ESR (эквивалентная резистивная составляющая) электролитных конденсаторов, используемых в выходном фильтре, растет, вследствие чего растет и значение двойной амплитуды пульсаций на выходе. Время запуска также может увеличиться, особенно если преобразователь пускается под нагрузкой. Это связано с тем, что ESR входных конденсаторов также увеличивается и напряжение на них может падать, не успевая нарасти достаточно быстро, особенно в моделях, где для ограничения пус­кового тока применяются термисторы — элементы с обратным температурным коэффициентом. При низких температурах термистор ограничивает ток сверх меры. В более мощных моделях HWS (от 300 Вт и выше) для ограничения пускового тока используется схема, основанная на тиристоре (SCR) (см. рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема источника питания HWS300/HD

Во время начального броска тока в этой схеме накапливается уровень напряжения (около 1…2 В), достаточный для подачи сигнала-триггера на управляющий вывод тиристора. И на это время, длящееся около 10 мс, тиристор запирается, увеличивая свое сопротивление в десятки раз. После этого он ведет себя как последовательно включенный в цепь дополнительный диод. К сожалению, использование такой же схемы в моделях ниже 300 Вт нецелесообразно с точки зрения КПД.
После запуска начинается прогрев элементов, который может длиться от нескольких десятков секунд до 3 мин. Это зависит от монтажа и расположения источника в пространстве (вертикального или горизонтального), наличия другого тепловыделяющего оборудования, от вида охлаждения (конвекционное или принудительное). После этого периода источник выходит «на полную спецификацию», когда все его параметры приходят в норму, и он может отдавать нагрузке 60—70% мощности в зависимости от уровня входного напряжения. При температуре от –10°С и выше можно подключать максимальную нагрузку. При температуре, превышающей 50°С, начинается определенное снижение мощности, которое зависит от конкретной модели.
На рисунке 5 изображены скриншоты показаний осциллографа во время запуска модели HWS150HD при температуре –40°С и минимальном входном напряжении: а) холостой запуск (без нагрузки) — источник запускается стабильно; б) при нагрузке 100% — источник запускается нестабильно. Как видно из этого примера, на практике источник стартует и при полной нагрузке, но в ряде случаев пуск срывается, поэтому в спецификации заявлены более жесткие условия запуска.

                          а)

                          б)

Рис. 5. Запуск модели HWS150HD при –40°С : а) холостой запуск (без нагрузки); б) запуск при нагрузке 100%

ИП серии HWS/HD отличаются также тем, что их печатные платы имеют защитное покрытие Conformal Coating. Этот материал нанесен тонким слоем (в несколько десятков микрон) на печатную плату и другие компоненты, находящиеся на ней. Он защищает плату от влажности и загрязняющих примесей и таким образом предотвращает короткие замыкания, коррозию проводников и «точек соединения». Наносится покрытие обычно погружением в ванну, распылением или методом потока. На заводax TDK-Lambda практикуется в основном второй метод. В качестве материала используется лак DС1-2577 компании Dow Corning (США). Это полупрозрачный нерастворяющийся материал, основу которого составляет кремниевая смола. Более подробно его характеристики представлены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики защитного покрытия DС1-2577

Производитель

Dow Corning (США)

Основа

Эластично-пластиковая кремниевая смола

Время просушки (Final Cure) - ускоренный метод

10 мин при 25°C + 10 мин при 70°C

Внешний вид

Полупрозрачен

Соответствие стандартам

RoHS (Европейская директива), UL 746C

Изоляционные свойства, кВ/мм

18

Нелетучие составляющие (non-VOC), %

72

Температура применения, °C

-65...200

Содержание толуола

Присутствует

Время просушки определяет, насколько быстро будет идти производственный процесс. Материал DС1-2577 — не самый быстросохнущий, поэтому для ускорения процесса используется особый температурный режим. Содержание нелетучих соединений — также важный параметр, т.к. он определяет расход материала. Если этот параметр находится на уровне 100%, то защитный слой не оседает и после просушки толщина покрытия остается такой же, как и при нанесении. Такие материалы действительно су­ществуют. Тот же производитель выпускает лак марки DС3-1953, который отличается 100%-ой нелетучестью, но при этом в 2,5 раза дороже и уступает по своим ди­электрическим свойствам DС1-2577. В качестве защитного материала могут использоваться также HumiSeal 1A27NS и HumiSeal 1B73 компании Chase Corporation.
Некоторые химические составляющие, такие как толуол, при контакте с резиновой вставкой электролитических конденсаторов могут повлиять на их работоспособность. Поэтому важно выбрать правильную последовательность операций при производстве либо применять специальные прокладки-спейсеры, которые помещаются под основания конденсаторов. Крупные внешние элементы HWS также монтируются после нанесения защитного слоя. Дело в том, что температурное сопротивление слоя намного выше, чем у воздуха, поэтому процесс охлаждения таких элементов, если их покрыть, будет затруднен.
Применение защитного покрытия печатных плат еще более расширяет сферу и условия применения источников питания HWS: они могут успешно эксплуатироваться на промышленных объектах с повышенным содержанием пыли в воздухе, а также в районах повышенной влажности и в условиях морских ветров, содержащих и влагу, и соль. Источники TDK-Lambda с покрытием Conformal Coating уже используются в светодиодных вывесках на морском берегу.
Закончить статью хотелось бы освещением очень важного события как для самой компании TDK-Lambda, так и для всего рынка источников питания. Речь идет об объявлении пожизненной гарантии на источники питания серии HWS в 2008 г. Что это значит? Компания действительно за­яв­ляет, что на протяжении всего срока эксплуатации бло­ка питания его ремонт или замена будут осуществлять­ся за счет производителя, если поломка произошла не в результате нарушений правил эксплуатации. Это обязательство не распространяется лишь на источники питания с вентиляторным охлаждением, т.е. на блоки мощностью 300…1800 Вт. Гарантия на вентиляторы ограничена пятилетним сроком, т.е. после пяти лет эксплуатации бесплат­ная замена этого элемента производиться не будет, в то время как на все остальные компоненты сохраняется пожизненная гарантия.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Евгений Рабинович, инженер по применению, TDK-Lambda



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты