Мощность превыше всего: регулируемые источники питания серий RST-5000/10000

18 июня 2015

Номенклатура модулей питания производства компании MEAN WELL пополнилась двумя сериями. Новые RST-5000 и RST-10000 устанавливают рекорд по уровню выходной мощности: 5 кВт и 10 кВт соответственно. Они также обладают отличными электрическими и эксплуатационными характеристиками, возможностью независимой регулировки тока и напряжения, развитой системой диагностики. Все это делает идеальным их применение в целом ряде промышленных, телекоммуникационных и тестовых приложений.

Компания MEAN WELL является одним из лидеров среди производителей блоков питания. Производственная линейка компании многообразна и постоянно пополняется новыми представителями. Последней новинкой стало появление серий мощных блоков питания RST-5000 и RST-10000. В настоящее время это самые мощные источники в номенклатуре MEAN WELL. Мощность RST-5000 составляет 5 кВт, а RST-10000 – 10 кВт. Оба источника поддерживают функцию параллельного включения: до четырех (RST-5000) или до двух (RST-10000).

Можно выделить целый ряд особенностей этих блоков питания:

• высокая выходная мощность – 5 и 10 кВт;
• доступность версий с различными номинальными напряжениями – 24/36/48 В;
• работа при различных подключениях к трехфазной сети – «звездой», «треугольником»;
• независимая подстройка тока (20…100%) и напряжения (20…120%);
• развитая система защиты и самодиагностики: контроль выходного напряжения, защита от перенапряжения/перегрузки/перегрева/отказ вентилятора охлаждения;
• возможность параллельного включения нескольких источников;
• наличие вентилятора охлаждения с автоматической регулировкой частоты оборотов;
• наличие вспомогательного источника питания AUX 12 В/0,1 А.

Анализ перечисленных особенностей позволяет определить потенциальные области применения этих ИП:

• промышленное оборудование – системы питания приводов электродвигателей многокоординатных станков, станков лазерной резки, систем промышленной автоматизации и так далее.
• телекоммуникационное оборудование – питание телекоммуникационных систем, систем облачного хранения данных и так далее.
• лабораторное и тестовое оборудование – имитаторы бортовых сетей автомобилей, системы питания тестовых устройств и другое.
• мощные системы заряда батарей и аккумуляторов – промышленные и бытовые системы заряда для электрокаров, электромобилей и электробайков.

Наиболее ярко все достоинства новых блоков питания можно продемонстрировать на примере системы стендовых испытаний автомобильной электроники. Такая система должна имитировать бортовую сеть автомобиля. В этом случае потребуется большая выходная мощность для одновременной проверки группы устройств.

Кроме того, согласно ГОСТ Р52230-2004 «Электрооборудование автотракторное. Общие технические условия», потребители электроэнергии, используемые при работающем двигателе, должны сохранять работоспособность при изменении подводимого напряжения от 90% до 125% от номинального значения. Таким образом, для имитации бортовой сети легковых автомобилей (номинал 12 В) необходимо иметь возможность регулировки рабочего напряжения в диапазоне 10,8…15 В.

При изменении числа одновременно тестируемых устройств, потребуется регулировка допустимого потребляемого тока.

В дополнение ко всему, для длительных автономных тестовых прогонов необходимо иметь автоматическую защиту от возникновения возможных аварийных ситуаций.

Несложно заметить, что новые RST-5000 и RST-10000 способны удовлетворить всем перечисленным требованиям, в то время как раньше для таких задач приходилось использовать дорогие лабораторные источники стоимостью несколько тысяч долларов.

Методы защиты электронных компонентов

Новые источники RST-5000 и RST-10000 (рисунок 1) имеют рекордную мощность среди источников от MEAN WELL: 5 и 10 кВт.

Рис. 1. Внешний вид RST-5000 (а) и RST-10000 (б)

Рис. 2. Функциональная схема RST-5000 и RST-10000

Помимо непосредственно силовых схем, в состав RST-5000 и RST-10000 входят дополнительные блоки (рисунок 2): входные и выходные фильтры, корректор коэффициента мощности (ККМ), дополнительный источник питания AUX 12 В/0,1 А, вентилятор охлаждения; блоки защиты от перенапряжения, перегрузки по току, перегрева, поломки вентилятора охлаждения; система сигналов диагностики двух видов (релейные и типа «открытый коллектор»).

Семейства источников питания RST-5000 и RST-10000 обладают великолепными электрическими характеристиками (таблица 1):

• высокой выходной мощностью – 5 и 10 кВт;
• номинальными выходными напряжениями – 24/36/48 В;
• точностью номинального напряжения 1% при регулировании 0,5% при изменении нагрузки;
• КПД – до 91%;
• коэффициентом мощности – до 0,95;
• независимой подстройкой тока (20…100%) и напряжения (20…120%).

Таблица 1. Электрические и эксплуатационные характеристики RST-5000 и RST-10000

Как было сказано выше, новые блоки питания имеют целый ряд особенностей. По этой причине они оказываются весьма гибкими в использовании.

Особенности применения источников питания RST-5000 и RST-10000

Особенности подключения к питающей сети. Источники питания RST-5000 и RST-10000 предназначены для работы с трехфазными сетями. Для различных типов соединения трехфазной сети используются различные схемы подключения источников (рисунок 3).

Рис. 3. Схемы подключения RST-5000 и RST-10000 к сетям переменного напряжения

Источник RST-5000 может быть использован и в однофазных сетях, однако некоторые характеристики (таблица 1) могут изменить свое значение.

Система удаленного включения. Включение/выключение RST-5000 и RST-10000 может выполняться удаленно. Для этого используется пара сигналов RC+ и RC- и дополнительный внешний ключ. Данную функцию удобно применять совместно со встроенным источником питания (AUX) (рисунок 4).

Рис. 4. Схема удаленного включения/выключения

Компенсация падения напряжения на питающих проводах. При больших выходных токах на соединительных проводах наблюдается большое падение напряжения. Для компенсации этого явления можно использовать дополнительную измерительную пару проводов и входы S+ и S- (рисунок 5). S+ и S- внутри самого источника подключены через резисторы к выводам V+ и V- соответственно. В результате система контроля выходного напряжения RST-5000 и RST-10000 измеряет реальное напряжение на нагрузке с погрешностью до 0,3 В независимо от величины протекающих токов. Для защиты от шумов в качестве измерительных проводов рекомендуется использовать витую пару.

Рис. 5. Компенсация падения напряжения на питающих проводах

Если схема компенсации не используется, для снижения уровня шумов следует соединять S+ и V+, а также S- и V-, с помощью дополнительных перемычек.

Регулировка выходного напряжения. Существует два способа управления уровнем выходного напряжения. Выбор между ними осуществляется с помощью DIP-переключателя «3», расположенного на корпусе прибора (рисунок 6):

• если переключатель находится в положении «OFF» – управление осуществляется с помощью построечного резистора, находящегося на корпусе блока питания. В этом случае диапазон подстройки ограничен (см. таблицу 1);
• если переключатель в положении «ON» – управление осуществляется с помощью внешнего напряжения 1…6 В. В этом случае диапазон регулирования составит 20…120%.

Рис. 6. Регулирование выходного напряжения с помощью дополнительного внешнего источника

Регулировка допустимого выходного тока. Управление выходным током осуществляется с помощью внешнего напряжения 1…5 В. Для этого DIP-переключатель «2» необходимо перевести в положение «ON» (рисунок 7). В этом случае диапазон регулирования составит 20…100%.

Рис. 7. Управление уровнем допустимого выходного тока

Если DIP-переключатель «2» находится в положении «OFF», уровень тока ограничения устанавливается в соответствии с максимальным значением (таблица 1).

При возникновении перегрузки по току срабатывает схема защиты, поведение которой зависит от выбранного режима ограничения.

Выбор режима защиты при перегрузке по току. Защита от перегрузки по току может осуществляться двумя способами, в зависимости от положения DIP-переключателя «1» (рисунок 8):

• переключатель в положении «OFF» – режим ограничения. При перегрузке ток ограничивается на уровне, установленном одним из способов, описанных в предыдущем пункте.
• переключатель в положении «ON» – режим защитного отключения. Если длительность перегрузки превышает 5 секунд – происходит защитное отключение источника.

Рис. 8. Выбор режима защиты при перегрузке по току

Сигнализация о состоянии ИП и о возникновении аварийных ситуаций. RST-5000 и RST-10000 снабжены целым рядом информационных выходов, позволяющих определять состояния ИП. При этом для каждого информационного сигнала выделены два дублирующих выхода – релейный (30 В/1 А) и сигнал типа «открытый коллектор» (ОК) (20 В/10 мА):

• DC-OK1 и DC-OK2 используются для оповещения о наличии на выходе заданного напряжения;
• AC-FAIL1 и AC-FAIL2 – аварийное оповещение о низком уровне входного напряжения сети;
• OTP1 и OTP2 – аварийное оповещение о перегреве.
• FAN-FAIL1 и FAN-FAIL2 – аварийное оповещение о неисправности охлаждающего вентилятора.

Все сигналы являются нормально разомкнутыми и требуют внешней подтяжки (рисунок 9). Для сигналов типа «открытый коллектор» удобно применять встроенный источник питания AUX.

Рис. 9. Схема подключения аварийных выходов

О состоянии ИП можно судить и без оповещающих сигналов. Для этого используется светодиодная индикация передней панели прибора – зеленый светодиод включается при достижении выходного напряжения заданного значения, красный светодиод сигнализирует о возникновении одной из аварийных ситуаций.

Параллельное включение RST-5000 и RST-10000

В некоторых случаях требуется увеличение потребляемой мощности. Для этих целей источники RST-5000 и RST-10000 имеют функцию параллельного включения: до четырех RST-5000 и до двух RST-10000.

Рис. 10. Параллельное включение RST-5000

Схемы параллельного включения для обоих типов блоков совпадают и имеют ряд особенностей (рисунок 10):

• инженеры MEAN WELL позаботились об удобстве потребителей и разместили дублированные колодки сигналов CS, RC, S. Для RST-5000 это колодки CN313 и СТ314, а для RST-10000 – колодки CN992 и СТ993. Внутри блока сигналы CS, RC и S разных колодок объединены;
• сигналы CS, RC и S разных ИП должны быть объединены. В этом случае для компенсации падения напряжения используются S-входы только одного источника;
• выходные сигналы V также объединяются. При этом согласование напряжений разных блоков должно быть не ниже, чем 0,2 В;
• максимальный ток при параллельном соединении определяется суммой токов отдельных источников, умноженной на 0,9;
• для подключения S-входов необходимо использовать витую пару, удаленную от силовых шин не менее чем на 30 см;
• минимальная нагрузка системы не должна быть менее 5% от полной суммарной мощности системы.

Заключение

Новые источники питания RST-5000 и RST-10000 производства компании MEAN WELL позволяют заменить дорогие программируемые лабораторные источники в целом ряде промышленных, телекоммуникационных, тестовых приложений.

RST-5000 и RST-10000 обладают большой мощностью и отличными электрическими характеристиками. Кроме того, они достаточно удобны в эксплуатации благодаря особенностям: встроенному ККМ, дополнительному блоку питания 12 В/0,1 А, вентилятору охлаждения, возможности независимой подстройки токов и напряжений, гибкой системе защиты и самодиагностики, возможности параллельного включения нескольких блоков.

Литература

1. http://www.meanwell.com/.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.