HWS — семейство одно, но сколько приложений!
Высоконадежные источники питания от TDK-Lambda

№ 6’2014
PDF версия
TDK-Lambda известна как производитель эффективных и надежных источников питания для промышленного применения. Эта компания выпускает широкую номенклатуру AC/DC и DC/DC конверторов, а также модульные фильтры кондуктивных помех (ЭМИ-фильтры). И особое место в номенклатуре ее продукции занимают источники питания многочисленного семейства HWS, предназначенные для самых разнообразных приложений.

Высокая надежность и ограниченная пожизненная гарантия

TDK-Lambda уникальна тем, что на российском рынке является единственной компанией, которая предоставляет на определенные изделия ограниченную пожизненную гарантию. Ограниченная пожизненная гарантия означает, что компания обязуется отремонтировать или заменить изделие, если произойдет его отказ в течение всего срока службы. Однако при этом должны выполняться некоторые важные условия: на момент ремонта (или замены) по гарантии изделие должно находиться в серийном производстве или период снятия с серийного выпуска не должен превышать 10 лет; изделие должно эксплуатироваться в соответствии с требованиями технической документации.

Надежность продукции, которая позволяет компании предоставлять пожизненную гарантию, достигается высоким уровнем схемотехнической и конструктивной проработки, качеством комплектующих компонентов, сборки и последующими испытаниями. Центр разработки изделий, на которую предоставляется указанный срок гарантии, находится в Японии. В изделиях используются комплектующие японских производителей. Проводится тщательное тестирование продукции. По результатам испытаний с учетом реального температурного режима элементов рассчитывается величина наработки на отказ (MTBF), причем за точку отсчета принимается температура окружающей среды, но не 25 °C, как у других производителей, а повышенное значение — 50 °C. И на это следует обращать внимание, если требуется сравнить между собой значение MTBF у изделий разных производителей.

Выпускаемое компанией TDK-Lambda семейство источников питания HWS перекрывает очень широкий спектр приложений. Эти источники питания с успехом применяются в приборах промышленной автоматики и силовых электроприводах, в измерительных приборах и медицинской технике, на транспорте, в оборудовании для нефтяной и газовой отрасли. Для каждого из этих применений можно подобрать оптимальную серию источника питания, и на все источники семейства HWS распространяется ограниченная пожизненная гарантия от производителя (за исключением серии HWS-BAT). Все семейство источников питания имеет широкий диапазон входного напряжения — 85–265 В, а также защиту от короткого замыкания, перегрузки, превышения выходного напряжения и перегрева (в зависимости от модели).

 

HWS — серия источников питания для промышленных устройств

Серия источников питания HWS появилась на рынке еще в 2005 году и за прошедшее время хорошо себя зарекомендовала. Сегодня это линейка источников питания с очень широким диапазоном мощностей (15–1500 Вт) со стандартным рядом выходного напряжения (от 3,3 до 60 В). Источники этой серии выпускаются в перфорированном металлическом кожухе. Их внешний вид показан на рис. 1 (модели мощностью до 150 Вт), а основные технические параметры приведены в таблице.

Внешний вид источника питания семейства HWS

Рис. 1. Внешний вид источника питания семейства HWS

Таблица. Основные технические параметры семейства источников питания HWS

Серия ИП

Выходная мощность, Вт

Выходное напряжение, В

Температурный
диапазон, °C

КПД, % (тип.)

Примечания

HWS

15/30/50/100/150/300/600/1000/1500

3,3/5/6/7,5/12/15/24/36/48/60

–10…+70

88

Базовая серия

HWS-A

15/30/50/100/150

3,3/5/12/15/24/48

–10…+70

90

Улучшенная версия серии HWS

HWS-HD

30/50/100/150/300/600/1000/1500

3,3/5/6/7,5/12/15/24/36/48/60

–10 (–40)…+71

88

Для жестких условий эксплуатации

HWS-P

300/600

24/36/48

–10…+70

87

3-кратная перегрузка

HWS-ME

30/50/100/150/300/600/1000/1500

5/12/15/24/36/48

–10…+70

88

Для использования в медицинских приборах и устройствах

HWS-BAT

600/1000

36/60

–10 (–40)…+71

88

Зарядка АКБ

В источниках питания малой мощности (до 150 Вт) используется конвекционное охлаждение. А в источниках питания средней и большой мощности (от 300 Вт) устанавливается вентилятор для принудительного охлаждения. Модели серии HWS устойчивы к провалам напряжения промышленной сети в соответствии с требованиями стандарта SEMI F47, а по уровню кондуктивных помех соответствуют классу «В» стандарта EN55011/EN55022 вплоть до выходной мощности 1000 Вт (1500 Вт — класс «А»).

В свое время источники питания HWS послужили основой для создания широкого одноименного семейства, которое сейчас включает следующие серии: HWS-A, HWS-HD, HWS-P, HWS-ME и HWS-BAT.

 

HWS-A — новая серия источников питания для промышленных устройств

Новая серия промышленных источников питания HWS-A (таблица) является дальнейшим развитием серии HWS. С целью улучшения характеристик и повышения конкурентоспособности была проведена существенная модернизация. При модернизации сохранена полная совместимость по габаритам и параметрам с моделями предшествующей серии, что облегчает процесс замены источников питания в уже существующем оборудовании. За счет использования новых, более совершенных решений и компонентов вес модернизированных источников уменьшен до 12%. В новых моделях значительно улучшена эффективность преобразования энергии. Прирост составил до 3–4%, что привело к повышению КПД до 91%. Соответственно, уменьшены потери мощности и снижено тепловыделение от источников в процессе работы. Диапазон мощности новой серии (15–150 Вт) пока не столь широк, как у предшествующей, но компания планирует его расширить.

Все модели HWS-A с выходной мощностью 50/100/150 Вт имеют встроенный активный корректор мощности и полностью соответствуют требованиям EN61000-3-2. Так же как и предшественники, все модели серии HWS/A соответствуют требованиям стандарта SEMI F47 (устойчивость к кратковременным просадкам входного напряжения сети). Это свойство гарантирует сохранение работоспособности прецизионного индустриального оборудования при кратковременных провалах сетевого напряжения и обеспечивает повышение надежности работы оборудования, в котором используется данный источник питания.

Каждая из моделей с выходными мощностями 15, 30, 50, 100 и 150 Вт доступна с выходными напряжениями 3,3, 5, 12, 15, 24 и 48 В. Рабочий температурный диапазон составляет от –10 до +50 °C при полной нагрузке и до +70 °C при снижении выходной мощности. Все модели серии соответствуют требованиям электромагнитной совместимости по уровню кондуктивных и излучаемых помех EN55011/EN55022 класс «В».

 

HWS-HD — серия источников питания для жестких условий эксплуатации

Серия источников питания HWS-HD (таблица) в настоящее время является наиболее востребованной. Ключевыми факторами ее популярности являются качество и надежность в широком температурном диапазоне, широкая линейка моделей по мощности и выходному напряжению. Высокая надежность серии HWS-HD в жестких условиях эксплуатации достигается тем, что печатные платы имеют специальное защитное покрытие (Conformal Coating). Защитный материал нанесен на печатную плату и на все электронные компоненты, находящиеся на ней. Диэлектрическая пленка покрытия защищает проводники платы и компоненты от действия влажности и пыли. Таким образом устраняется причина коррозии проводящих слоев и мест пайки и уменьшается риск возникновения коротких замыканий. В качестве материала используется компаунд DС1-2577 компании Dow Corning (США). Это полупрозрачный полимерный материал, основу которого составляет кремнийорганическая полимерная смола.

Если подойти формально, то рабочий температурный диапазон этой серии (–10…+71 °C) не столь широк, как требуется для изделий, предназначенных для жестких условий эксплуатации. Однако все модели серии протестированы на возможность запуска от –40 °C, и это гарантируется технической документацией. В этом случае допускается некоторое отклонение от технической документации по времени выхода на рабочий режим и уровню пульсаций, но изделия работоспособны, причем гарантированно, в диапазоне температур –40…+71 °C.

 

HWS-P — серия промышленных источников питания с повышенной пиковой мощностью

Источники серии HWS-P (рис. 2) предназначены для применения в приложениях, требующих повышенного пускового тока или кратковременно потребляющих повышенный ток (до 3‑кратного увеличения в течение 5 с). В первую очередь это блоки управления электроприводами, где используются режимы высоких пусковых токов. Возможность работать при кратковременных токовых перегрузках обусловлена использованием силовых компонентов с высокой нагрузочной способностью и определенной схемотехникой.

Внешний вид источников питания HWS/P на 300 и 600 Вт

Рис. 2. Внешний вид источников питания HWS/P на 300 и 600 Вт

Линейка серии HWS-P состоит из двух моделей с номинальной мощностью 300 и 600 Вт и выходным напряжением из ряда 24/36/48 В. Однако в течение 5 с эти модели могут обеспечить выходную мощность 1000 и 1990 Вт соответственно.

 

Что дает потребителю применение подобных источников питания?

Покажем на примере выгоду от использования источника серии HWS-P (таблица). Пусть нам требуется обеспечить электропитание сервопривода мощностью 300 Вт, напряжением 24 В и пусковым током 38 А. Для того чтобы гарантировать надежную работу сервопривода, нужно выбрать источник питания с выходной мощностью выше мощности потребления в самом нагруженном режиме; в данном случае 24×38 = 912 Вт. Следовательно, источник питания должен обеспечивать выходную мощность около 1000 Вт. Возможны два варианта решения, использовать «обычный» источник HWS1000-24, обеспечивающий выходную мощность 1000 Вт постоянно, или же HWS300P‑24, который имеет номинальную выходную мощность 300 Вт и 1000 Вт, в режиме кратковременной токовой перегрузки.

Средняя оптовая цена «обычного» источника составляет в настоящий момент около $1000, тогда как цена источника HWS300P‑24 — всего около $500. Получается экономия по стоимости в два раза. Кроме того, есть экономия и по размерам и весу. Размер блока HWS300P — 24 61×82×165 мм (вес 1 кг). Размеры же HWS1000-24 существенно больше — 127×82,55×240 мм (вес 3,2 кг).

 

HWS-ME — серия источников питания для медицинских устройств

В медицинских системах важнейшими требованиями являются надежность и электробезопасность применения. Электронное медицинское оборудование должно отвечать определенным требованиям стандартов безопасности IEC 60601-1 или IEC 60950-1, которые регламентируют свойства медицинского оборудования, подключенного к сети переменного тока и предназначенного для диагностики, лечения или наблюдения за состоянием пациента. В зависимости от типа медицинского оборудования стандарты устанавливают требования к следующим параметрам применяемых источников питания: напряжение изоляции, токи утечки и класс защиты от поражения электрическим током. В редакции стандарта IEC 60601-1 — Ed. 3, опубликованной в 2005 году, а также в дополнении 1, сделанном в 2012‑м (Ed. 3.1), регламентируется новый уровень требований к электробезопасности медицинской техники. Введено разделение на безопасность пациента (Means of Patient Protection, MOPP) и оператора (Means of Operator Protection, MOOP), а также категории безопасности B, BF, CF, BFD/CFD. Новые изделия медицинской техники должны соответствовать этим требованиям.

Источники питания рассматриваемой серии HWS-ME (таблица) относятся к I классу защиты, категории «В» стандарта IEC 60601-1. Именно эта категория уже позволяет рассматривать их как изделия медицинского назначения. К этой категории медицинских приборов относится оборудование, проводящие части которого не имеют непосредственного контакта с телом пациента. К такому оборудованию можно отнести, например, дозаторы, диспенсеры, автоматические медицинские кушетки, светильники в операционных отделениях. Источники серии HWS-ME имеют ток утечки выход-корпус не более 500 мкА, электрическую прочность изоляции вход-выход не ниже 3 кВ и выход-корпус не ниже 350 В (переменного напряжения).

 

HWS-BAT — серия источников питания для зарядки аккумуляторных батарей

Источники питания серии HWS-BAT обеспечивают работу в режиме генератора постоянного тока при заданном напряжении. Такой режим может использоваться для зарядки секций аккумуляторных батарей с различной технологией изготовления: свинцовых, никель-кадмиевых и никель-металлгидридных. Зарядное устройство представляет собой источник питания, обеспечивающий высокий уровень зарядного тока в различных режимах стабилизации тока или напряжения, соответствующих технологии заряжаемых аккумуляторных батарей.

В соответствии с заданным режимом работы в источнике устанавливается предельный уровень напряжения заряда и ток ограничения заряда. Источники этой серии имеют всего две модификации по номинальному уровню выходного напряжения с возможностью точной ручной и дистанционной подстройки: 36 и 60 В. Это значит, что номинальные значения напряжения заряда последовательно соединенных секций аккумуляторных батарей должны находиться в этих пределах.

Источники предназначены для зарядки аккумуляторных батарей в таких приложениях, как накопители энергии в системах альтернативной энергетики, аварийные источники питания, источники бесперебойного питания промышленных устройств и систем.

Источники питания рассматриваемой серии имеют активную схему коррекции коэффициента мощности, гарантированный запуск от –40 °C, есть также возможность удаленного управления и программирования выходных параметров внешним напряжением в диапазоне 1–6 В или потенциометром.

Бесперебойная система питания светодиодных светофоров

Рис. 3. Бесперебойная система питания светодиодных светофоров

На рис. 3 показана возможность использования источников серии HWS-BAT в схеме зарядки АКБ в системе регулировки движения автотранспорта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *