Импульсные источники питания Bel Power Solutions.
Проверенная надежность под новым брендом

Введение

Концерн Power-One, производитель надежных источников питания, в 2014 году сменил владельца и соответственно свое имя на Bel Power Solutions [1]. Это событие не привело к значимым изменениям в обширной номенклатуре преобразователей напряжения Power-One. Выпуск источников продолжается в неменьшем объеме, что дает возможность и далее применять их для решения многих задач построения системы питания в телекоммуникационных, транспортных и энергетических отраслях, устройствах промышленной автоматики, системах хранения данных, медицине.

Производитель Power-One имеет более чем сорокалетнюю историю. Неудивительно, что за такой продолжительный период он не раз задавал планку качества и надежности благодаря высокой эффективности, удельной мощности и прочим уникальным характеристикам своей продукции. Более миллиона часов — вполне типичное значение для параметра MTBF (расчетное время между отказами) большинства источников Power-One, что хорошо характеризует их степень надежности. Более подробно изучить продукцию Bel Power Solutions можно на официальном сайте производителя или его официального дистрибьютора — компании «Элтех» [1, 8].

Широкий спектр применения источников обусловлен в том числе и рядом конструктивных исполнений: для установки на печатную плату, в шасси, на DIN-рейку, кассетного типа, встраиваемые, открытого исполнения. В связи с таким разнообразием предлагаем познакомиться поближе с некоторыми из них. На этот раз выбор пал на AC/DC-преобразователи открытого исполнения, а также модульные AC/DC-преобразователи. Цель статьи — привести общее описание данных источников, а также их технических параметров, чтобы в полном объеме раскрыть возможности этих устройств.

AC/DC-преобразователи открытого исполнения

Импульсные источники питания Bel Power Solutions открытого исполнения со стабилизацией выходного напряжения представлены моделями мощностью до 600 Вт. В основном это AC/DC-преобразователи с универсальным входным диапазоном переменного напряжения от 85 до 277 В AC (либо постоянного напряжения до 390 В DC). По применению AC/DC-преобразователи открытого исполнения можно разделить на источники общего назначения (серии ABC, MAP, MPB и др.) и медицинские (серия MBC). Внешний вид источников ABC60 и ABC600 показан на рис. 1.

Рис. 1.
а) Внешний вид источника серии ABC60;
б) внешний вид источника серии ABC600

Количество выходных напряжений от 1 до 4, они могут быть либо изолированы друг от друга, либо иметь общий контакт. Величина выходного напряжения от 2,5 до 48 В DC. Выходы гальванически изолированы от входа, напряжение изоляции варьируется в разных сериях и достигает 3000 В AC.

Рассмотрим некоторые параметры источников серии ABC. Габариты источника ABC60 мощностью 60 Вт — 101,6×50,8×30,5 мм [2]. Производитель обращает внимание на соответствие источников питания концепции энергосбережения — ABC60 без нагрузки потребляет <0,3 Вт. Потребление без нагрузки наиболее эффективного открытого AC/DC-преобразователя ABC600 мощностью 600 Вт составляет <5 Вт. Его коэффициент мощности может достигать единицы при полной нагрузке, поскольку ABC600 имеет активный корректор коэффициента мощности, как и другие открытые источники Bel Power Solutions мощностью выше 200 Вт. Максимальный КПД ABC600 — 94% (при нагрузке 50%, 230 В AC, без учета потребления вентилятора) [3]. В таблице 1 перечислены модели серии ABC600 с некоторыми характеристиками.

При высоких температурах для источников характерно снижение максимально возможной выходной мощности. Допустимая нагрузка, помимо температуры, зависит и от типа используемого охлаждения. При естественной конвекции источники, как правило, не могут достичь максимальной нагрузки (рис. 2). Для этого необходимо использовать принудительное охлаждение вентилятором, его рекомендуемая производительность указана в спецификации источника [3].

Рис. 2. График температурной зависимости максимальной выходной мощности источника ABC600

Там же схематически показано направление обдува, которое не менее важно учитывать. Для питания вентилятора предлагается использовать предусмотренный в большинстве серий выход 12 В/0,5 А. В некоторых моделях присутствует дополнительный выход с напряжением 5 В DC. Следует отметить серию источников ABC200, имеющих функцию ограничения тока при увеличении температуры выше +50 °C, то есть снижение выходного тока у них происходит автоматически.

Перечислим другие виды защиты, присущие большинству открытых AC/DC-преобразователей Bel Power Solutions. Если выходной ток источника превышает его номинальную величину, срабатывает защита от перегрузки/короткого замыкания. В этом случае источник отключается, но автоматически восстанавливается после того, как состояние перегрузки устранено. При увеличении температуры окружающей среды свыше допустимой происходит отключение без каких-либо повреждений. Когда температура возвращается в норму, источник возобновляет работу. Защита срабатывает и при превышении номинального выходного напряжения. В некоторых моделях предусмотрена защита и от превышения входного напряжения с последующим восстановлением.

Состояние AC/DC-преобразователя можно отслеживать удаленно с помощью сигналов с ТТЛ-уровнями со специальных выходов. К таким сигналам относятся Power Fail (нет питания) и Power Good (выходное напряжение в рабочем диапазоне). В отдельных устройствах есть функция удаленного включения/отключения посредством выходов Inhibit.

Для реализации систем питания мощностью выше 600 Вт имеется возможность параллельного подключения нескольких AC/DC-преобразователей Bel Power Solutions благодаря функции распределения токов (Current Share). Также доступна функция резервирования питания, если на выходе источника установлен предназначенный для этого встроенный диод (либо как опция, либо по умолчанию, в зависимости от серии). Более того, при наличии нескольких изолированных выходов их можно подключать параллельно для увеличения мощности или последовательно для увеличения напряжения [7].

Как ужt было сказано, среди открытых AC/DC-преобразователей Bel Power Solutions к медицинской серии относятся представители линейки MBC. Их мощность достигает 600 Вт (MBC600) при принудительном охлаждении [4]. Медицинскими им позволяет быть соответствие международным медицинским стандартам 60601-1 (3‑я редакция) по категории 2хMOPP (средства защиты пациента). Это связано с требованиями к степени безопасности при контакте человека с медицинским оборудованием, в котором используются преобразователи напряжения. Контроль состояния медицинских источников питания MBC600 (и промышленных ABC600), а также установка некоторых параметров возможна с помощью графического пользовательского интерфейса на персональном компьютере. Связь источников с ПК осуществляется по протоколам PSMI и PMBus. Установочный пакет программы доступен на официальном сайте Bel Power Solutions [1].

В главном окне программы, часть которого представлена на рис. 3, перечислены все источники, подключенные к ПК по шине I²C. Для каждого из них отображаются величины основных параметров, среди них потребляемая мощность, выходная мощность, выходной ток и напряжение, температура внутри корпуса, скорость оборотов вентилятора, а также факты срабатывания различных защит. Контроль параметров — лишь малая часть предлагаемых возможностей.

Рис. 3. Часть главного окна программы I2C Utility

Следует также отметить, что для большинства открытых AC/DC-преобразователей можно установить в качестве опции металлический кожух. К другим опциям относится наличие сигнальных выходов Power Good и Power Fail (для некоторых моделей они присутствуют по умолчанию), установка вентилятора или встроенных диодов, о назначении которых уже было сказано.

В заключение хочется отметить параметр MTBF (Bellcore TR‑332) (расчетное среднее время между отказами), который для большинства открытых AC/DC-преобразователей превышает 800 000 ч. Кстати, источники питания Bel Power Solutions (ранее Power-One) всегда славились своей надежностью и широкой сферой применения.

Модульные AC/DC-преобразователи

Импульсные источники питания Bel Power Solutions модульного типа представлены серией LPM/LMM мощностью 900 или 1600 Вт. Главным отличием, как и достоинством, по сравнению со стандартными источниками питания является то, что модульные источники предоставляют возможность сформировать AC/DC-преобразователь для каждого конкретного случая с произвольным набором выходных напряжений в диапазоне 1,5–54 В DC [5, 6]. Внешний вид источников питания серии LPM/LMM показан на рис. 4.

Рис. 4.
а) Внешний вид модульных источников серии LPM/LMM409;
б) внешний вид модульных источников серии LPM/LMM616

Существует ряд модулей, обладающих определенным номиналом выходного напряжения и максимальным выходным током. Эти модули устанавливаются в корпус, который имеет две разновидности: первый вариант рассчитан на суммарную мощность 900 Вт (LPM/LMM409) и вмещает до 4 модулей, второй — на 1600 Вт (LPM/LMM616) и содержит до 6 модулей. По применению модульные AC/DC-преобразователи делятся на источники общего (LPM) и медицинского применения (LMM). Таким образом, предоставляется достаточно широкий выбор возможных конфигураций для различных случаев построения системы питания, как в промышленности, телекоммуникации, тестовом оборудовании, так и в медицине. На рис. 5 представлена расшифровка наименования модульного источника.

Рис. 5. Расшифровка наименования модульного источника Bel Power Solutions

Всего доступно девять модулей (табл. 2), семь из них имеют один выходной канал, у остальных на выходе предусмотрено два изолированных канала. Величину выходного напряжения можно регулировать в широком диапазоне при помощи потенциометра, расположенного на плате каждого модуля.

При эксплуатации модульного источника питания необходимо помнить об ограничениях выходной мощности. Иными словами, если в корпусе LPM409 установлено четыре модуля по 265 Вт, то нагрузить их на 100% не представляется возможным, поскольку максимально допустимая мощность всего источника равна 900 Вт. А при повышенной температуре следует учитывать и снижение максимально допустимой мощности, чей температурный график представлен в спецификации источника не только для каждого модуля, но и для всех модулей в составе AC/DC-преобразователя [5, 6]. Максимальный коэффициент мощности при полной нагрузке составляет 0,98.

Возможности нагрузки не ограничиваются одним модулем, поскольку для увеличения выходной мощности предусмотрено параллельное соединение нескольких модулей (с одинаковым напряжением). Подключение производится при помощи специальных перемычек (рис. 6).

Рис. 6. Параллельное подключение модулей

При параллельной работе следует также соединять выходы Current Share (разъем на плате модуля) для равномерного распределения выходного тока между модулями [7]. Нужные для этого провода включены в комплект поставки, однако потребность в них определяется заказчиком.

Если требуется получить напряжение выше 54 В DC, модули могут быть подсоединены последовательно (рис. 7). Для этого предусмотрены перемычки другого типа. Максимальное напряжение, полученное таким образом, составляет 200 В DC. Важно помнить о необходимости соединения выходов Voltage Sense (разъем на плате модуля) согласно схеме, приведенной в спецификации источника, чтобы компенсировать падение напряжения на проводах [7].

Рис. 7. Последовательное подключение модулей

Для того чтобы упростить процедуру формирования кодового наименования источника, на официальном сайте Bel Power Solutions предложен конфигуратор [1]. Наименование формируется автоматически с учетом указанных выходных напряжений, мощности источника, а также номинального тока каждого модуля. Попутно создается установочный файл, содержащий среди прочего информацию о параллельных и последовательных соединениях, которые производятся на заводе-изготовителе с учетом полученных данных.

Рассмотрим, какие еще возможности предлагают AC/DC-преобразователи серии LPM/LMM. На передней панели (рис. 8), помимо клемм для подключения входного питания, расположен разъем, содержащий выход со стабилизированным напряжением 5 В/1 А и сигнальные выходы. Высокий уровень ТТЛ на одном из них возникает в случае, когда входное напряжение вышло из рабочего диапазона 85–264 В AC. Высокий уровень ТТЛ на другом выходе свидетельствует о неисправности вентилятора либо срабатывании защиты от перегрева. Те же функции сигнализации выполняют два светодиода, расположенные также на передней панели.

Рис. 8. Передняя панель модульного источника Bel Power Solutions

Дополнительные функции доступны и при использовании разъема, находящегося на каждом модуле. Среди них сигнал ТТЛ для индикации состояния на выходе модуля (Power Good) и удаленное включение/выключение модуля подачей внешнего напряжения диапазона 3–15 В DC. В качестве аксессуаров доступны сигнальные провода с соответствующей ответной частью разъемов источника и модулей.

Заключение

В целом, предлагаемые возможности применения источников питания обеспечивают их безопасную и удобную эксплуатацию. Bel Power Solutions, как любой уважаемый и надежный производитель, предоставляет все необходимые для этого средства. Очевидно, что рассмотренные источники питания составляют лишь малую часть ассортимента. Для того чтобы описать остальные серии, понадобится не одна статья в связи с широким набором параметров и технических возможностей. Но, безусловно, они заслуживают этого.

Компания «Элтех», являясь официальным дистрибьютором продукции Bel Power Solutions, обеспечивает легальные поставки, так же как и техническую поддержку в применении и подборе нужного источника питания [8].