Модульные источники питания MEAN WELL для телекоммуникационного оборудования

20 июля 2023

Игорь Елисеев (г. Химки)

Источники питания для телекоммуникационного оборудования (в частности, DATA-центров и базовых станций) должны удовлетворять ряду специфических требований: устанавливаться в rack-стойку, иметь режим стабилизации тока и возможность параллельного подключения для питания мощных нагрузок, подключаться к резервному питанию, иметь возможность управления выходными параметрами и мониторинга состояния по цифровому интерфейсу. Компания MEAN WELL выпускает широкую линейку таких ИП для любых требований, включая серию для базовых станций HEP-2300, а также прибор контроля и управления для этих ИП – CMU-2.

Содержание

• Модульные ИП в rack-стойку для DATA-центров
  • Серия RCP-1600
  • Серия DRP-3200
  • Серия NCP-3200
• ИП HEP-2300 для базовых станций
• Прибор контроля и управления источниками питания CMU2
• Заключение

По утверждению компании MEAN WELL, 99% выпускаемых ею изделий – стандартные источники питания. При этом ассортимент производимой компанией продукции включает более 10000 наименований. Противоречия здесь нет, просто MEAN WELL производит различные линейки изделий, предназначенных для использования в определенных областях, в каждой из которых действует собственный свод норм и правил, определяющих типовые характеристики применяемых ИП. То есть, источник питания можно считать стандартным только по отношению к определенной области или нескольким смежным областям применения, для использования в которых он и был разработан. Номенклатура MEAN WELL продолжает расширяться в связи с появлением новых стандартов, связанных с развитием технологий.

Источники питания для телекоммуникационного оборудования тоже совершенствуются в соответствии с современными тенденциями и стандартами. Например, изделия, предназначенные для работы в DATA-центрах, выпускаются в виде стандартных модулей с унифицированными размерами для установки в стандартную промышленную rack-стойку. А современные приборы для базовых станций должны поддерживать технологию 5G. Фактическим стандартом становится и применение цифровых интерфейсов для удаленного управления и мониторинга состояния приборов в составе системы питания.

Модульные источники питания в rack-стойку для DATA-центров

Rack-стойка представляет собой конструкцию из вертикально расположенных металлических профилей с установочными отверстиями, предназначенными для крепления оборудования в специальных корпусах унифицированных размеров, именуемых Rackmount. Такие стойки почти исключительно применяются для монтажа телекоммуникационного оборудования в DATA-центрах, из-за чего их зачастую называют просто телекоммуникационными стойками. Они выпускаются в двух вариантах – в виде однорамной или двухрамной конструкции (рисунок 1).

Рис. 1. Rack-стойки однорамной (слева) и двухрамной (справа) конструкций

Ширина rack-стойки теоретически может быть одного из трех стандартизованных размеров, на практике в большинстве случаев используется один – 19 дюймов. Что касается высоты, она измеряется в специальных единицах – юнитах (так же, как и высота корпусов типа Rackmount). Один юнит представляет собой высоту стандартного установочного места и равен 1,75 дюйма. Все оборудование, устанавливаемое в rack-стойку, должно иметь высоту, кратную этой величине (обозначается 1U, 2U и т.д.).

MEAN WELL выпускает три серии источников питания, предназначенных для установки в стандартную 19-дюймовую rack-стойку – RCP-1600, DRP-3200 и NCP-3200. Источники питания этих серий выполнены в виде модулей унифицированной конструкции высотой 1U, но различаются размерами (шириной и длиной) и техническими характеристиками. Для монтажа приборов в rack-стойку используется специальный конструктивный элемент, предназначенный не только для механического крепления модулей, но и для объединения их в единую систему на функциональном уровне. MEAN WELL называет этот конструктивный элемент «rack shelf», а всю конструкцию в собранном виде (с установленными модулями) – «rack system». Данный элемент конструкции (rack shelf) пока еще не удостоился общепринятого русского названия. Его обычно обозначают терминами «шасси», «корзина» или «крейт» (от англ. crate – контейнер с ячейками). Из этих трех, последний термин в значении «контейнер с ячейками» выглядит наиболее приемлемым. Однако этот термин не получил широкого распространения и не отражает того факта, что это элемент именно для установки в rack-стойку. Более предпочтительным названием для данного элемента будет «rack-контейнер».

Серия RCP-1600

Серия RCP-1600 включает три модели номинальной мощностью 1600 Вт на выходные напряжения 12, 24 и 48 В. Для монтажа модулей этой серии используется rack-контейнер RHP-1U на пять установочных мест (ячеек). Внешний вид модуля серии RCP-1600 представлен на рисунке 2, а на рисунке 3 изображен rack-контейнер RHP-1U в комплекте с модулями.

Рис. 2. Модуль источника питания серии RCP-1600

Рис. 3. Rack-контейнер RHP-1U с модулями серии RCP-1600

Как показано на рисунке 2, фронтальной стороной модуля серии RCP-1600 считается та, на которой расположен выходной разъем, что может показаться нелогичным, так как эта сторона скрыта от глаз в глубине rack-контейнера. А та сторона, что обращена к пользователю и где расположен светодиодный индикатор, считается обратной. На той же (обратной) стороне  расположена откидывающаяся рукоятка, которая в открытом состоянии (как на рисунке 3) используется для монтажа и демонтажа модуля из rack-контейнера. С ее помощью осуществляется горячая замена модулей в процессе работы. На верхней поверхности модуля предусмотрено отверстие для доступа к встроенному переменному резистору, предназначенному для ручной регулировки выходного напряжения модуля (рисунок 2). Для той же цели предусмотрены соответствующие отверстия на верхней панели rack-контейнера (рисунок 3).

Выходные шины модулей в составе rack-контейнера объединены в параллель, в связи с чем все модули должны быть настроены на одно и тот же выходное напряжение с точностью до 0,2 В. Причем регулировку выходных напряжений отдельных модулей необходимо осуществлять в индивидуальном порядке, до объединения в параллель с другими модулями. Если пользователь заказывает готовую rack-систему в сборе, то ему, разумеется, не нужно заниматься тонкой настройкой выходных напряжений модулей, все будет сделано производителем в заводских условиях. В противном случае пользователю придется подключать каждый модуль по отдельности к сети питания и к измерительному прибору и регулировать выходное напряжение с помощью встроенного потенциометра. Если для этой цели используется rack-контейнер, надо помнить, что в нем выходы всех модулей объединены в параллель. Поэтому, для регулировки выходного напряжения отдельного модуля в rack-контейнере нужно, чтобы он был единственным модулем в системе, или, по крайней мере, единственным включенным. Последний вариант возможно реализовать, поскольку отдельные модули в составе rack-контейнера можно включать и отключать в индивидуальном порядке. Вообще, допускается объединять в параллель до трех rack-контейнеров. Соответственно, выходные напряжения на выходе каждого из них также должны быть отрегулированы с высокой точностью. В составе системы может быть до 15 модулей, и их выходные напряжения не должны отличаться более чем на 0,2 В. Следует уточнить, что данная настройка отдельных модулей с помощью встроенного потенциометра осуществляется только на начальном этапе при создании системы. В дальнейшем можно осуществлять только общую регулировку выходного напряжения системы в целом с помощью внешних интерфейсов – аналогового или цифрового.

Выходной ток системы складывается из выходных токов отдельных модулей, каждый из которых ограничен определенным максимальным значением. Когда выходной ток модуля достигает предельного значения, он фиксируется на этом уровне, и в дальнейшем, с ростом потребления нагрузки, больше не растет. Таким образом, источник питания переходит из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока. Изначально заданная величина максимального выходного тока обозначается в технической документации как номинальный выходной ток, значение которого стандартно определяется как выходная мощность, деленная на номинал выходного напряжения. Это значение в процессе работы модуля также можно менять с помощью внешних интерфейсов управления.

Входные и выходные силовые цепи модулей, а также их управляющие и информационные сигналы выводятся на заднюю (коммутационную) панель rack-контейнера RHP-1U. Как показано на рисунке 4, этот rack-контейнер выпускается в двух вариантах исполнения в зависимости от типа соединителя, используемого для подключения модулей к первичной сети – винтовая клеммная колодка или типовой сетевой разъем питания, широко используемый в компьютерной технике. Обратим внимание на то, что сетевое питание подается на каждый модуль индивидуально. Это позволяет, во-первых, удаленно контролировать состояние входов отдельных модулей за счет соответствующих выходных сигналов, а во-вторых – использовать на входе каждого модуля индивидуальное устройство защиты или ограничитель пускового тока.

Рис. 4. Задняя панель rack-контейнера RHP-1U в двух вариантах исполнения — с клеммными колодками (вверху) и с типовыми сетевыми разъемами питания (внизу)

Выходное напряжение rack-системы RHP-1U поступает на две пары мощных винтовых клемм, объединенных параллельно и обозначенных знаками «+» и «-». Разъемы «JK1» предназначены для подключения цифрового интерфейса, позволяющего контролировать и управлять работой отдельных модулей, индивидуальный адрес которых задается с помощью 4-полюсных DIP-переключателей, обозначенных на рисунке 4 как «ADDRESS SWITCH». На разъем «CN1» выведен ряд сигналов управления и контроля, обозначения, значения и описание которых представлены в таблице 1.

Таблица 1. Назначение контактов разъема «CN1»

На разъем «CN2» выведены четыре сигнала – «+V», «-V», «+S» и «-S». Эти сигналы используются в схеме компенсации потерь на проводах. На контакты «+V» и «-V» подается напряжение с выходных цепей системы питания, а на «+S» и «-S» напряжение непосредственно с нагрузки. Если напряжение на нагрузке меньше заданного из-за падения напряжения на проводах, схема компенсации увеличивает выходное напряжение системы питания, чтобы компенсировать эти потери. Если нагрузка располагается недалеко от источника питания или потерями на проводах можно пренебречь, то контакты «V» и «S» соответствующей полярности должны замыкаться между собой (рисунок 5).

Рис. 5. Подключение контактов разъема CN2 в схеме компенсации потерь на проводах (вверху) и в схеме по умолчанию (внизу)

Для регулировки выходного напряжения системы питания по аналоговому интерфейсу необходимо подключить внешний источник управляющего напряжения на контакт «PV» разъема «CN1». Схема подключения представлена на рисунке 6, а график зависимости выходного напряжения источников питания серии RCP-1600 от управляющего – на рисунке 7.

Рис. 6. Схема регулировки выходного напряжения системы питания по аналоговому интерфейсу

Рис. 7. Зависимость выходного напряжения от управляющего для источников питания серии RCP-1600

Регулировка значения максимального выходного тока производится аналогичным образом, за исключением того, что источник управляющего напряжения подключается к контакту «PC» разъема «CN1». Схема подключения представлена на рисунке 8, а график зависимости максимальной величины выходного тока от управляющего напряжения – на рисунке 9.

Рис. 8. Схема регулировки максимального выходного тока системы питания по аналоговому интерфейсу

Рис. 9. Зависимость величины максимального выходного тока системы питания от управляющего напряжения

Полноценную информацию о текущем техническом состоянии отдельных модулей системы можно получить только с помощью цифрового интерфейса. Но для этого в системе должен быть установлен специальный модуль управления, осуществляющий взаимодействие по этому интерфейсу. При его отсутствии состояние модулей можно оценить лишь частично по выходным информационным сигналам, передаваемых на разъем «CN1» (таблица 1) и по состоянию светодиодных индикаторов (таблица 2).

Таблица 2. Состояния светодиодного индикатора модуля серии RCP-1600

Индикация		О чем свидетельствует
	Постоянный зеленый	Модуль функционирует в нормальном режиме, все рабочие характеристики находятся в допустимых пределах
	Постоянный красный	Аварийная ситуация – сработала защита от перегрузки, перегрева или в связи с выходом из строя вентилятора охлаждения
	Мигающий красный	Критическая ситуация – внутренняя температура достигла 60°C, но модуль продолжает функционировать, защита от перегрева не включается

Как упоминалось ранее, каждый модуль в составе системы можно включать и отключать в индивидуальном  порядке, подавая напряжение определенного уровня на соответствующие контакты (обозначенные как “ON-OFF”) разъема “CN1” (таблица 1), или управлять одновременно ими всеми, если объединить эти контакты в параллель (рисунок 10).

Рис. 10. Схема дистанционного включения и отключения: всей системы (слева) и отдельных модулей (справа)

Основные технические и эксплуатационные характеристики модулей серии RCP-1600 представлены в таблице 3.

Таблица 3. Основные технические и эксплуатационные характеристики модулей серии RCP-1600

Данную систему питания можно заказывать как по частям – модули серии RCP-1600 плюс rack-контейнер RHP-1U, так и в сборе – полностью укомплектованную пятью модулями на определенное напряжение. Ниже показано, как правильно сформировать названия для заказа компонентов и готовой системы в сборе.

Структура наименования модулей серии RCP-1600 представлена на рисунке 11. В конце названия предусмотрено поле для указания типа поддерживаемого цифрового интерфейса. Если оставить это поле пустым, то по умолчанию будут поставлены модули с поддержкой протокола PMBus. А если требуются модули с интерфейсом CANBus, то в данном поле необходимо указать «CAN».

Рис. 11 . Структура наименования модулей серии RCP-1600

Структура наименования rack-контейнера RHP-1U показана на рисунке 12. При заказе необходимо учесть, что данный rack-контейнер выпускается в двух вариантах исполнения, в зависимости от типа соединителей для подключения к сети. Для заказа в варианте исполнения с клеммными колодками (как на рисунке 4 сверху) необходимо указать в названии букву «T» (от англ. «Terminal block»), а если требуется вариант с «компьютерными» сетевыми разъемами питания, то нужно в этом поле («Вариант подключения к сети» на рисунке 12) указать букву «I» (от англ. «inlet» в выражении «AC Inlet» – вход переменного тока). Так же, как и в названиях модулей, в конце наименования надо обозначить тип цифрового интерфейса («пусто» или «CAN»).

Рис. 12. Структура наименования rack-контейнеров RHP-1U

Структура наименования rack-системы в сборе представлена на рисунке 13. В данном названии закодированы общая мощность системы («8K», то есть 8000 Вт, пять модулей по 1600 Вт), высота контейнера в юнитах («1U»), вариант сетевого подключения («T» или «I»), номинал выходного напряжения (12, 24 или 48) и, опционально, тип цифрового интерфейса.

Рис. 13. Структура наименования полностью укомплектованной rack-системы с пятью модулями серии RCP-1600 на базе rack-контейнера RHP-1U

Серия DRP-3200

Модульные источники питания серии DRP-3200 практически идентичны вышерассмотренным, за исключением технических характеристик и размеров. Они выпускаются в точно таких же корпусах высотой 1U, отличающихся только шириной и длиной (рисунок 14).

Рис. 14. Модульный источник питания серии DRP-3200

Rack-контейнер для этих модулей (DHP-1U) тоже несколько отличается от ранее рассмотренного – он вмещает только четыре модуля вместо пяти (рисунок 15) и его коммутационная панель имеет немного иной внешний вид (рисунок 16).

Рис. 15. Rack-контейнер DHP-1U с модулями серии DRP-3200

Рис. 16. Коммутационная панель rack-контейнера DHP-1U

Как наглядно демонстрирует рисунок 16, задняя (коммутационная) панель rack-контейнера DHP-1U отличается только расположением элементов, все остальное – состав, названия разъемов, их цоколевка и назначение выводов – абсолютно идентично тому, что было у ранее рассмотренного контейнера RHP-1U, но с учетом того, что в данном rack-контейнере только четыре установочных места (ячейки). DHP-1U отличается и тем, что выпускается только в одном варианте исполнения – с клеммными колодками для подключения к сети питания.

В состав серии DRP-3200 входят две модели с номинальной мощностью 3200 Вт на выходные напряжения 24 и 48 В. При использовании в составе rack-контейнера DHP-1U выходы модулей, как и в предыдущем случае, объединяются в параллель. Соответственно, общая мощность rack-системы может достигать 12800 Вт. Допускается объединение в параллель двух rack-систем DHP-1U, что позволяет увеличить общую мощность системы питания до 25600 Вт. Выходные напряжения всех модулей, участвующих в параллельном объединении, должны быть предварительно настроены на одну и ту же величину с точностью до 0,2 В.

Регулировочная характеристика максимального выходного тока системы питания на модулях DRP-3200 ничем не отличается – ни качественно, ни количественно – от ранее рассмотренного случая и полностью соответствует графику на рисунке 9.

Основные технические и эксплуатационные характеристики модулей серии DRP-3200 представлены в таблице 4.

Таблица 4.  Основные технические и эксплуатационные характеристики модулей серии DRP-3200

Как и в предыдущем случае, заказывать данную систему можно или как набор комплектующих (модули и rack-контейнер), или как готовую к использованию, полностью укомплектованную rack-систему. Так как rack-контейнер DHP-1U выпускается только в одном варианте, то он имеет, соответственно, и единственный вариант наименования – DHP-1UT-A.

Структура наименования модулей серии DRP-3200 представлена на рисунке 17. Поле в конце названия, обозначающее тип цифрового интерфейса, нужно оставить пустым при заказе модулей с поддержкой протокола PMBus, или заполнить его символами «CAN» для приборов с интерфейсом CANBus.

Рис. 17. Структура наименования модулей серии DRP-3200

Структура наименования готовой rack-системы, укомплектованной четырьмя модулями серии DRP-3200, представлена на рисунке 18. Символы «12K» в названии свидетельствуют об общей мощности системы порядка 12000 Вт (точнее 12800 Вт, учитывая наличие четырех модулей по 3200 Вт каждый), «1U» соответствует высоте rack-контейнера, а «T» обозначает тип сетевых соединителей. Переменными величинами в названии rack-системы являются выходное напряжение (24 или 48) и тип цифрового интерфейса, обозначаемый так же, как и в названии модулей.

Рис. 18. Структура наименования готовой rack-системы на базе контейнера DHP-1U, укомплектованной четырьмя модулями серии DRP-3200

Серия NCP-3200

Источники питания серии NCP-3200 также выпускаются в формате модулей для установки в rack-контейнер высотой 1U и поддерживают горячую замену. Конструктивно они несколько отличаются от изделий, рассмотренных ранее. В частности, у них совершенно иной тип выходного разъема. Поэтому, несмотря на то, что их габаритные размеры в точности совпадают с размерами модулей серии DRP-3200, для них нужен другой rack-контейнер – той же серии (DHP-1UT), с такими же габаритами, с тем же количеством ячеек — но отличающийся внутренними ответными разъемами для стыковки с модулями. Помимо этого, данный rack-контейнер (DHP-1UT-B) отличает оригинальный способ формирования уникальных адресов установленных в него модулей (для взаимодействия по цифровому интерфейсу), о чем будет рассказано позже, при рассмотрении особенностей организации системы питания. Внешний вид модуля серии NCP-3200 представлен на рисунке 19, а rack-контейнер DHP-1UT-B изображен на рисунке 20.

Рис. 19. Модульный источник питания серии NCP-3200

Рис. 20. Rack-контейнер DHP-1UT-B с модулями серии NCP-3200

Серия модулей питания NCP-3200, несмотря на внешнюю схожесть с ранее рассмотренными, уникальна в своем роде. Во-первых, она включает не только низковольтные модели (на 24 и 48 В), но также и источник питания на выходное напряжение 380 В, который можно использовать в системах централизованного питания. Необходимо иметь в виду, что для данного ИП нужен специальный rack-контейнер – высоковольтная версия DHP-1UT-B, обозначаемая символами «HV» в конце названия. Во-вторых, низковольтные модели этой серии могут работать в двух режимах – как стандартные источники питания или как зарядные устройства для аккумуляторных батарей. Переключение из одного режима в другой осуществляется с помощью команд, передаваемых  по цифровому интерфейсу. В-третьих, в данной системе питания допускается объединять в параллель до 40 модулей (то есть, до десяти rack-контейнеров по четыре модуля в каждом), что позволяет получить феноменальную мощность – до 128000 Вт. Причем, в связи с тем, что у каждого модуля в системе есть собственный уникальный адрес, можно управлять каждым из них по цифровому интерфейсу в индивидуальном порядке. Данная возможность появилась благодаря оригинальному способу задания индивидуальных адресов модулей (о чем упоминалось выше), реализованному в rack-контейнере DHP-1UT-B. Изображение обратной стороны данного контейнера представлено на рисунке 21.

Рис. 21. Коммутационная панель rack-контейнера DHP-1UT-B

Как показано на рисунке 21, на коммутационной панели rack-контейнера DHP-1UT-B имеется только один 4-полюсный DIP-переключатель для установки адреса (“ADDRESS SWITCH”). С помощью данного переключателя можно задать 4-разрядное двоичное число в диапазоне от 0 до 15. В ранее рассмотренных случаях у каждого модуля в системе имелся свой собственный  переключатель, с помощью которого можно было задать его уникальный четырехразрядный адрес. Особенность данной системы на базе DHP-1UT-B, заключается в том, что здесь используется шестиразрядный адрес, а те четыре бита, что задаются с помощью DIP-переключателя, служат четырьмя старшими разрядами этого адреса. Что касается двух младших разрядов адреса, то они задаются аппаратно, в зависимости от того, в какой из ячеек rack-контейнера располагается тот или иной модуль.

Остальные элементы коммутационной панели rack-контейнера DHP-1UT-B имеют то же самое функциональное назначение и точно такую же маркировку, как и в других, рассмотренных ранее, вариантах. Подключение к питающей сети осуществляется посредством клеммных колодок индивидуально для каждого модуля, выходные шины представлены двумя парами мощных винтовых клемм, объединенными в параллель, линии цифрового интерфейса подключаются к разъемам «JK1», на контакты функционального разъема «CN1” выведен стандартный набор входных и выходных сигналов («ON-OFF», «AC-OK», «DC-OK» и «T-ALARM»), входные цепи аналоговых интерфейсов управления («PV» и «PC»), а также вспомогательные напряжения и шины («+5V-AUX», «+12V-AUX», «GND-AUX» и «-V(Signal)»), а разъем «CN2» содержит выводы, используемые в схеме компенсации потерь на проводах («+S», «-S», «+V» и «-V»). Однако, нельзя сказать, что все из этих (вышеперечисленных) сигналов поддерживаются и имеют то же самое назначение для всех без исключения моделей серии NCP-3200 во всех режимах работы. Сигналы последней группы (с разъема «CN2») поддерживаются только низковольтными модулями и только в режиме источника питания. Управление по аналоговым интерфейсам (выводы «PV» и «PC» на разъеме «CN1») тоже поддерживается только модулями в режиме источника питания. А значения сигнала «DC-OK» различаются в зависимости от режима работы (таблица 5).

Таблица 5. Значения инверсного (обратной логики) сигнала «DC-OK» в зависимости от режима работы

Что касается регулировки выходных параметров модулей в режиме источника питания по аналоговому интерфейсу, то график регулировки максимального выходного тока не претерпел никаких изменений (см. рисунок 9), а график зависимости выходного напряжения от управляющего отличается от ранее рассмотренных только числовыми показателями

Основные технические характеристики модулей серии NCP-3200 в режиме источника питания представлены в таблице 6.

Таблица 6. Основные технические характеристики модулей серии NCP-3200 в режиме источника питания

При работе в режиме зарядного устройства выходные параметры модулей серии NCP-3200 (на 24 и 48 В) формируются по специальному алгоритму – встроенному или заданному пользователем. Стандартно модули серии NCP-3200 на 24 и 48 В поставляются с двумя встроенными алгоритмами – двухстадийным и трехстадийным – переключение между которыми осуществляется командами по цифровому интерфейсу. Зарядные кривые, формируемые этими алгоритмами, представлены на рисунке 22, а соответствующие им числовые параметры – в таблице 7.

Рис. 22. Стандартные зарядные кривые: для двухстадийного (слева) и трехстадийного (справа) процессов

Таблица 7. Стандартные параметры зарядных кривых

Как видно из графиков на рисунке 22, первые две стадии зарядки обоих процессов осуществляются по одному и тому же сценарию. На первой стадии, обозначенной символами «CC», что означает Constant Current, производится заряд током постоянной величины. При этом по мере заряда аккумуляторной батареи напряжение на ее контактах растет. Когда величина этого напряжения достигнет значения Vboost, зарядное устройство переходит на стадию 2, обозначенную символами «CV» (Constant Voltage), где напряжение на контактах батареи поддерживается на постоянном уровне, а зарядный ток постепенно снижается. Когда величина зарядного тока достигнет значения в 10% от первоначального значения, то для двухстадийного алгоритма это свидетельствует об окончании процесса зарядки, а для трехстадийного – переход к третьей стадии, названной Float Charging («FC»), дословно – «плавающая зарядка», что означает поддержание заряда аккумуляторной батареи на заданном уровне «плавающим», то есть не фиксированным, а зависящим от степени саморазряда батареи, током. При этом напряжение на контактах батареи поддерживается на постоянном уровне заданным значением Vfloat. Как уже было сказано, пользователь может запрограммировать собственный алгоритм зарядки. Для этого ему надо будет воспользоваться специальным программатором SBP-001 и компьютером с соответствующим программным обеспечением.

Структура наименования модулей серии NCP-3200 представлена на рисунке 23. При заказе модулей с поддержкой протокола PMBus следует оставлять поле в конце названия пустым, а для интерфейса CANBus – заполнять его символами «CAN».

Рис. 23. Структура наименования модулей серии NCP-3200

При заказе rack-контейнера нужно не забывать добавлять в конец названия символы «HV», если предполагается его использование с модулями на выходное напряжение 380 В. Полная структура наименования rack-контейнеров для модулей серии NCP-3200 показана на рисунке 24.

Рис. 24. Структура наименования rack-контейнеров DHP-1UT-B

Источники питания серии HEP-2300 для базовых станций

Серия ИП HEP-2300 предназначена для использования в предельно жестких условиях. Приборы этой серии выпускаются в полностью герметизированных металлических корпусах с высокой степенью защиты. Помимо защиты от внешних воздействий, корпус выполняет также и функцию радиатора, обеспечивая охлаждение силовых элементов за счет естественной конвекции воздуха. Для обеспечения лучшего теплоотвода от компонентов схемы все внутреннее пространство корпуса заполнено теплопроводящим компаундом, который к тому же способствует улучшению герметичности и повышает устойчивость элементов к вибрационным воздействиям.  В результате приборы серии HEP-2300 могут полностью сохранять работоспособность при температурах окружающей среды до 70°C и при вибрационных нагрузках до 10G. Внешний вид источника питания серии HEP-2300 представлен на рисунке 25.

Рис. 25. Источник питания серии HEP-2300

Как показано на рисунке 25, источники питания серии HEP-2300 выпускаются в трех вариантах исполнения в зависимости от типа соединителей для внешних подключений: с клеммными колодками, с проводными выводами и с герметизированными кабельными разъемами. Первые два варианта предназначены для общепромышленного применения, а последний (с кабельными разъемами) – исключительно для электропитания базовых станций (о нем и пойдет речь в дальнейшем).

Источник питания серии HEP-2300 в варианте исполнения для базовых станций обозначается в названии буквой «H» (от англ. «Harness connector» – «кабельный разъем»), выпускается на выходное напряжение 55 В и имеет  отдельные выходы для питания оборудования мобильной связи трех поколений – 3G, 4G и 5G. Кроме этого, имеется дополнительный выход для подключения аккумуляторной батареи. При работе от сети батарея поддерживается в полностью заряженном состоянии, для чего используется встроенный программируемый алгоритм зарядки – один из установленных по умолчанию при производстве изделия или заданный пользователем. При пропадании входного сетевого напряжения устройство автоматически переключается на резервное питание от аккумуляторной батареи, обеспечивая таким образом непрерывность функционирования базовой станции. Условная рабочая схема использования источника питания серии HEP-2300 в составе базовой станции показана на рисунке 26.

Рис. 26. Схема включения источника питания серии HEP-2300 в систему электропитания базовой станции

На рисунке 27 представлена задняя (коммуникационная) панель источника питания серии HEP-2300 в варианте с кабельными разъемами.

Рис. 27. Чертеж коммуникационной панели источника питания серии HEP-2300 в варианте с кабельными разъемами

Буквой «A» на рисунке 27 обозначен светодиодный индикатор. Он индицирует те же самые состояния источника питания, что были представлены ранее в таблице 2. Единственное отличие заключается в том, что «мигающий красный» включается при более высокой температуре – не менее 95°C.

Буквой «B» обозначен переменный резистор, с помощью которого можно в определенных пределах регулировать выходное напряжение источника питания.

«C» – это поворотный переключатель на четыре фиксированных положения, который задает числа от 0 до 3 и служит для установки двух младших двоичных разрядов адреса для обращения по цифровому интерфейсу. Полный адрес источника питания в системе – семиразрядный, он представлен двоичным числом 10000XX, где XX – это упомянутые два младших разряда.

Буква «D» обозначает то, что производитель именует «Hipot earthing screw» – винт заземления. Как объясняет производитель, этот винт нужен для проведения испытаний прочности изоляции под воздействием высокого напряжения (слово «hipot» – это сокращение от «high potential», то есть «высокое напряжение»). Подобные испытания проводятся для получения таких параметров источника питания как «напряжение изоляции» и «сопротивление изоляции». Для проведения такого рода испытаний данный винт необходимо выкрутить. А после окончания испытаний – установить на место. Можно предположить, что данный винт служит для соединения внутренней «земли» с внешней, то есть с корпусом.

Буквой «E» обозначен функциональный разъем (маркируется словом «Alarm» на изделии), на который выведен ряд управляющих и контрольных сигналов (таблица 8).

«F» – это входной коннектор для подключения к сети переменного тока.

Буквой «G» обозначены выходные 20-амперные выходные коннекторы (справа – «Выход 1», слева «Выход 2») для оборудования поколений 3G и 4G.

«H» – это разъем для подключения оборудования 5G («Выход 3»).

«I» обозначает выходной коннектор для подключения аккумуляторной батареи.

Таблица 8. Нумерация, обозначение и назначение контактов функционального разъема «Alarm»

Система защиты источника питания HEP-2300 устроена таким образом, что при возникновении аварийной ситуации на любом из выходов отключаются все три. Сигнал дистанционного включения и отключения также воздействует одновременно на все выходы. Еще к особенностям источника питания HEP-2300 для базовых станций следует отнести отсутствие входов PV и PC для регулировки выходных параметров по аналоговому интерфейсу. Здесь все управление осуществляется исключительно по цифровым каналам.

Основные технические и эксплуатационные характеристики источников питания серии HEP-2300 для базовых станций представлены в таблице 9.

Таблица 9. Основные технические и эксплуатационные характеристики источников питания серии HEP-2300 для базовых станций

При зарядке аккумуляторных батарей используется либо один из двух встроенных алгоритмов (двухстадийный или трехстадийный), либо сценарий, запрограммированный пользователем. Кривые зарядки, формируемые встроенными алгоритмами, качественно ничем не отличаются от тех, что представлены на рисунке 22. Числовые параметры  этих кривых для приборов серии HEP-2300 представлены в таблице 10.

Таблица 10. Стандартные параметры зарядных кривых для серии HEP-2300

Для задания собственных алгоритмов зарядки пользователю необходимо приобрести разработанный компанией MEAN WELL программатор под названием SBP-001, который управляется компьютером с соответствующим программным обеспечением. Схема подключения программатора SBP-001 представлена на рисунке 28, а пользовательский интерфейс компьютерной программы – на рисунке 29.

Рис. 28. Схема подключения программатора SBP-001

Рис. 29. Пользовательский интерфейс компьютерной программы для управления программатором SBP-001

Следует иметь в виду, что данный программатор (SBP-001) не поддерживает приборы с интерфейсом MODBus. Тип интерфейса при заказе источников питания серии HEP-2300 задается опционально символами в конце названия. По умолчанию приборы в варианте для базовых станций поставляются с поддержкой интерфейса CANBus. Для заказа источников питания с поддержкой других протоколов необходимо указать в конце названия символы «PM» для интерфейса PMBus или «MOD» для протокола MODBus-RTU/RS-485. Кроме этого, в названиях приборов, предназначенных для базовых станций, должна фигурировать буква «H», обозначающая тип выходных коннекторов – кабельные разъемы. Полная структура наименования источников питания серии HEP-2300 представлена на рисунке 30.

Рис. 30. Структура наименования источников питания серии HEP-2300 для базовых станций

Прибор контроля и управления источниками питания CMU2

CMU2 предназначен для мониторинга состояния, а также динамического управления параметрами и режимами работы источников питания с помощью цифровых интерфейсов. Прибор выпускается в двух вариантах исполнения – в неспецифическом корпусе для общего применения и в специализированном конструктиве для использования в составе 19-дюймовой rack-стойки. Оба варианта представлены на рисунке 31.

Рис. 31. Прибор контроля и управления CMU2 в двух вариантах исполнения

На рисунке 32 показан внешний вид передних панелей CMU2 в двух вариантах исполнения, а в таблице 11 приведено описание органов управления и индикации, помеченных на этом рисунке латинскими буквами от A  до H.

Рис. 32. Внешний вид передних панелей CMU2: в варианте для общего применения (слева) и в варианте для установки в rack-стойку (справа)

Таблица 11. Органы управления и индикации на передней панели CMU2

Как становится ясно из описания некоторых функций в таблице 11, пользовательский интерфейс системы управления организован подобно сайту в интернете – как набор отдельных узкоспециализированных страниц, каждая из которых представляет блок информации или набор органов управления, связанных определенной тематикой. Таких страниц слишком много, чтобы дать подробное описание каждой из них в рамках одной статьи. Поэтому ограничимся рассмотрением лишь некоторых из них, наиболее характерных и представляющих самую востребованную функциональность, чтобы продемонстрировать общие принципы взаимодействия с системой управления CMU2. К числу таких страниц можно отнести те, что уже были упомянуты в таблице 11 – домашняя страница, страница переключателей ON-OFF и страница регулировок выходных параметров.

Домашняя страница отображается сразу же после включения прибора. Ее внешний вид представлен на рисунке 33, а описание отображаемой информации в соответствии с цифровыми метками на рисунке – в таблице 12.

Рис. 33. Внешний вид домашней страницы на экране дисплея CMU2

Таблица 12. Информация, отображаемая на домашней странице устройства управления CMU2

Страница переключателей ON-OFF представлена на рисунке 34.

Рис. 34. Страница ON-OFF переключателей в системе источников питания под управлением CMU2

Как показано на рисунке 34, на одной странице может отображаться до 16 переключателей. Если в системе установлено больше 16 источников питания, то доступ к их переключателям будет осуществляться с других подобных страниц в соответствии с их внутренним адресом. Так, на первой странице показываются приборы с адресами от 0 до 15, на второй странице – от 16 до 31 и так далее. Для переключения между страницами используется элемент управления, помеченный на рисунке 34 цифрой 1. Кнопки со стрелками «вверх» и «вниз» служат для перехода между страницами, а числа с левой стороны обозначают текущий номер страницы из общего числа страниц. Включение и выключение отдельных источников питания в системе осуществляется с помощью двухпозиционных переключателей (метка 2 на рисунке 34), управляемых касанием. Нахождение движка переключателя в левом положении (как на рисунке 34) означает, что соответствующий источник питания отключен. С помощью кнопок «All On» и «All Off» (метка 3 на рисунке 34) можно соответственно включать и выключать одновременно все источники питания в системе.

Страница регулировки выходных параметров представлена на рисунке 35.

Рис. 35. Страница регулировки выходных параметров системы питания под управлением CMU2

В окошке с меткой 1 на рисунке 35 отображается название модели источника питания. С левой стороны расположена панель регулировки выходного напряжения (метка 2). Пределы регулировки определяются моделью источника питания. Установить новое значение напряжения можно либо передвигая пальцем ползунок (слайдер) на полуокружности, либо касаясь кнопок «+» и «-». Каждое касание изменяет величину выходного напряжения на 0,1 В. Чтобы эти изменения вступили в силу, необходимо коснуться кнопки «Apply». Регулировка максимального значения выходного тока осуществляется аналогично на правой панели (метка 3). Здесь кнопки «+» и «-» изменяют величину тока на 0,1 А. Чтобы применить сделанные изменения нужно также коснуться соответствующей кнопки «Apply».

Те же действия – получение информации и управление системой питания – можно осуществлять удаленно, по каналам интернета. Для этого в составе CMU2 предусмотрен встроенный интернет-сайт, к которому можно обращаться с любого компьютера, подключенного к сети с помощью обычного браузера, получая доступ к тем же страницам, что отображаются на дисплее прибора. Хотя выглядят эти страницы в окне браузера по иному, вся  их функциональность, вплоть до возможности управлять системой питания, полностью сохранена. На рисунках 36, 37 и 38 показано, как выглядят в окне браузера страницы, которые только что были рассмотрены – домашняя, ON-OFF переключателей и регулировки выходных параметров.

Рис. 36. Домашняя страница встроенного интернет-сайта CMU2 в окне браузера

Рис. 37. Страница ON-OFF переключателей встроенного интернет-сайта CMU2 в окне браузера

Рис. 38. Страница регулировки выходных параметров встроенного интернет-сайта CMU2 в окне браузера

Один прибор CMU2 способен поддерживать до трех типов цифровых интерфейсов одновременно. Для этого в конструкции прибора предусмотрены три независимых слота для подключения интерфейсных модулей. Каждый слот реализует коммуникационный порт, рассчитанный на подключение до 64 независимых устройств. При этом для каждого из портов (обозначаемых латинскими буквами A, B и C) предусмотрен свой собственный диапазон адресов, не пересекающийся с остальными. Так, порт A взаимодействует с устройствами по адресам от 0 до 63, порт B обращается к приборам по адресам в диапазоне 64…127, а порт C, соответственно, обслуживает диапазон адресов от 128 до 191. Таким образом, в целом, CMU2 может индивидуально контролировать работу до 192 источников питания в системе.

Всего выпускаются три модуля на различные типы интерфейсов, предназначенных для установки в слоты CMU2. Каждому из этих модулей соответствует определенная буква латинского алфавита, указываемая в названии прибора CMU2 при его заказе. Модулю с поддержкой протокола CANBus соответствует буква «C», модулю с интерфейсом PMBus – буква «P», а буквой «R» обозначается модуль с поддержкой сразу трех интерфейсов – RS-232, RS-485 и USB, для каждого из которых предусмотрен отдельный выходной разъем (а для USB – целых два). Эти буквы указываются в конце названия прибора, где для этой цели предусмотрены три заполняемых поля, соответствующие (слева направо) номерам слотов CMU2. Поля для слотов, которые нужно оставить пустыми, заполняются символом #. Полная структура наименования прибора CMU2 представлена на рисунке 39. Для приборов, предназначенных для установки в rack-стойку необходимо указывать в названии «-R», как показано на рисунке. Для заказа приборов общего применения нужно оставлять это место пустым.

Рис. 39. Структура наименования приборов управления и контроля CMU2

Наиболее полную информацию об устройстве, технических характеристиках и функциональных возможностях прибора CMU2 можно получить из документа под названием «CMU2-E.pdf» объемом в 81 страницу, который можно скачать с сайта MEAN WELL.

Заключение

Конечно, в рамках одной статьи предоставить весь этот огромный объем информации не представляется возможным. Но это и не было целью.

Главное, что MEAN WELL в рамках разработанной [концепции «3+N»] – блочно-модульной системы промышленного электропитания высокой мощности с возможностью конфигурирования, горячей замены и цифрового управления – может предложить не только отдельные приборы из разряда «источники питания», но и комплексные решения. На их основе можно создать полноценные системы электропитания для целых отраслей промышленности (в данном случае – для отрасли телекоммуникаций) с возможностью управления и контроля (в том числе дистанционного) посредством современных цифровых средств. Причем, все эти решения основаны на использовании серийно выпускаемой, «стандартной» в понимании MEAN WELL, продукции, что, помимо прочего, еще и оптимизирует данные решения в плане стоимости.

Все это делает продукцию MEAN WELL не просто весьма востребованной, но, в ряде случаев, незаменимой.