ИП MORNSUN для промышленной и домашней автоматизации: сочетание надежности, компактности и ценовой доступности
5 августа 2022
Константин Кузьминов (г. Заполярный)
Источники питания MORNSUN удовлетворяют всем необходимым требованиям промышленной и домашней автоматизации. Используя их, можно не только организовать электропитание устройств, но и обеспечить надежное резервирование по питанию, используя предлагаемые компанией модули резервирования.
Компания MORNSUN была основана в Китае в июле 1998 года и все это время занимается разработкой преобразователей напряжения и сопутствующих компонентов. На российском рынке компания присутствует более 12 лет, зарекомендовав себя надежным поставщиком качественных DC/DC- и AC/DC-преобразователей на печатную плату. Однако линейка импульсных преобразователей этой компании значительно шире: в ней имеются также источники питания с креплением на шасси и на DIN-рейку. Учитывая условия, при которых многие именитые европейские бренды заявляют о приостановке поставок своей продукции в Россию в рамках санкционной политики, нужно отметить, что компания MORNSUN продолжает работать с российским рынком без ограничений. При этом ценовая политика компании весьма демократична, что также является несомненным плюсом, и компания постоянно работает над решением логистических задач и производства комплектующих в условиях кризиса электронной промышленности.
В промышленной автоматизации и автоматизации зданий и сооружений, как правило, используются устройства с креплением на DIN-рейку. Выбор такого конструктива обусловлен рядом факторов: устройства быстро и удобно монтируются, вид монтажа логичен и эстетичен, нет дополнительных временных затрат на разметку и установку изделий, которые неизбежны при монтаже устройств с креплением на шасси. Кроме того, в большинстве случаев замена схожих по параметрам устройств на DIN-рейке значительно проще, так как различия в габаритах невелики.
И самое важное: все источники на DIN-рейку не имеют встроенного вентилятора. Это не только повышает надежность работы, но и снижает расходы на обслуживание, уменьшает шум.
Конструктивы устройств, предназначенных для монтажа на DIN-рейку, разделяются на два типа: Industrial и Home Automation. Это связано c используемыми боксами (шкафами/щитками). Для домашней автоматизации используются щитки небольшой глубины, поэтому продукция для этого направления имеет соответствующие габариты, по образцу автоматических выключателей. Профиль корпуса таких устройств, как правило, также совпадает с профилем таких выключателей.
Существуют три типа DIN-реек: Ω, С и G. Буква характеризует профиль рейки. Ниже рассматриваются источники питания, предназначенные для крепления на наиболее популярный тип DIN-рейки Ω шириной 35 мм и глубиной 7,5 или 15 мм (TS35/7.5 и TS35/15).
Импульсные источники питания для промышленной автоматизации
Серии LI75-20BxxR2S и LI120-20BxxR2S (рисунок 1) компании MORNSUN – второе поколение (R2) источников питания на DIN-рейку мощностью 75 и 120 Вт (в соответствии с наименованиями серий). Источники питания данных серий изготавливаются в узком металлическом корпусе стандарта Industrial шириной 32 (75 Вт) и 36 мм для крепления на DIN-рейку. Данные источники питания предназначены для широкого применения в промышленной автоматизации, в системах безопасности и контроля, автоматизации зданий и сооружений и в иных приложениях, где важным фактором является стоимость комплектующих. От своих предшественников (серий LI75/120-20BxxR2) эти источники питания отличаются меньшей глубиной и меньшим весом, при этом ширина их на 1-2 мм больше.
Рис. 1. Внешний вид источника питания LI120-20B24R2S
Особенности LI75/120-20BxxR2S:
- входное напряжение: 90…264 В AC или 120…370 В DC;
- выходное напряжение, В: 12/24/48;
- выходная мощность, Вт: 75/120;
- количество выходов: 1;
- подстройка выходного напряжения;
- светодиодная индикация работы;
- защита от перегрузки по току, КЗ, перенапряжения на выходе и перегрева;
- напряжение изоляции «вход-выход»: 4000 В AC;
- температурный диапазон, °C: -30…70 для LI75-20BxxR2S и -20…60 для LI120-20BxxR2S;
- средняя наработка на отказ (MTBF), ч: ≥300000;
- соответствие стандартам безопасности UL61010, UL508, EN62368;
- электромагнитная совместимость (EMC): CISPR32/EN55032 CLASS B для LI75-20BxxR2S и CLASS A для LI120-20BxxR2S.
В таблице 1 указаны основные характеристики источников питания серий LI75/120-20BxxR2S.
Массогабаритные характеристики источников питания одинаковы внутри серии, для ИП мощностью 75 Вт размер составляет (без учета крепления DIN-рейки) 32х125х87,5 мм, вес – 350 г. Для ИП мощностью 120 ватт – 36х125х100 мм и 410 г.
Таблица 1. Основные характеристики ИП LI75/120
| Наименование | Pвых, Вт | Uвых., В | Iвых макс., А | Точность, % | Шумы и пульсации, мВ | КПД при Vвх 230 В AC, % | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ном. | рег. | ||||||
| LI75-20B12R2(S) | 75 | 12 | 12…14 | 6,3 | ±2,0 | 80 | 86 |
| LI75-20B24R2(S) | 24 | 24…28 | 3,2 | ±1,0 | 120 | 89 | |
| LI75-20B48R2(S) | 48 | 48…53 | 1,6 | 150 | 90 | ||
| LI120-20B12R2S | 120 | 12 | 12…14 | 10 | ±2,0 | 100 | 85 |
| LI120-20B24R2S | 24 | 24…28 | 5 | ±1,0 | 120 | 88 | |
| LI120-20B48R2S | 48 | 48…55 | 2,5 | 150 | 89 | ||
Высокий КПД практически во всем диапазоне эксплуатации (рисунки 2 и 3) позволяет источникам питания использовать естественную конвекцию воздуха без использования принудительной вентиляции.
Рис. 2. Зависимости КПД преобразования от входного напряжения и тока нагрузки LI75-20BxxR2S
Рис. 3. Зависимости КПД преобразования от входного напряжения и тока нагрузки LI120-20BxxR2S
Максимальная выходная мощность ограничивается следующими факторами: минимальное входное напряжение; температура менее -10°C или более 40…50°C (рисунки 4 и 5).
Рис. 4. Зависимость выходной мощности от температуры и входного напряжения LI75-20BxxR2S
Рис. 5. Зависимость выходной мощности от температуры и входного напряжения LI120-20BxxR2S
Источники питания серий LI75-20BxxR2S и LI120-20BxxR2S способны продолжительное время выдерживать перегрузку по току или короткое замыкание, переходя в режим стабилизации тока. После исчезновения перегрузки и КЗ переход в нормальный режим осуществляется автоматически. Восстановление нормального режима после КЗ занимает менее 3 секунд. Защита от перегрева или перенапряжения на выходе отключает выход. В этом случае восстановление работы осуществляется перезапуском источника питания.
Источники питания для промышленной автоматизации с каскадом коррекции мощности (PFC)
Как и предыдущая серия, LIFxx-10BxxR2(S)(-EX) предназначена для использования в промышленном сегменте, имеет металлический корпус и крепление на DIN-рейку. Эта серия имеет три условных группы выходной мощности: 120, 240 и 480 Вт, но ее основное отличие – это активный корректор мощности, обеспечивающий коэффициент мощности более 0.99. Кроме того, за исключением LIF240-10BxxR2S, источники питания серии LIFxx-10BxxR2 (S)(-EX) имеют на лицевой панели выход сигнала состояния работоспособности (рисунок 6). Источники питания с маркировкой –EX имеют расширенный диапазон рабочих температур до 85°C и соответствуют стандартам взрывобезопасности IEC/EN60079. В таблице 2 указаны основные характеристики источников питания серий LIFxx-10BxxR2 (S)(-EX).
Рис. 6. Внешний вид источника питания LIF120-20B24R2S-EX
Особенности источников питания LIFxx-10BxxR2 (S)(-EX):
- входное напряжение: 85…264 В AC или 120…370 В DC;
- выходное напряжение, В: 12/24/48;
- выходная мощность, Вт: 120/240/480;
- количество выходов: 1;
- подстройка выходного напряжения;
- светодиодная индикация работы;
- контактный выход состояния работы (кроме LIF240-10BxxR2S);
- защита от перегрузки по току, КЗ, перенапряжению на выходе и перегреву;
- допустимая перегрузка 150% в течение 3 секунд;
- напряжение изоляции «вход-выход»: 3000 В AC;
- температурный диапазон, °C: -40…70 (до 85°C для -EX);
- средняя наработка на отказ (MTBF), ч: ≥300 000;
- соответствие стандартам безопасности UL61010, UL508, EN/IEC/UL62368;
- класс B по электромагнитной совместимости (EMC CISPR32/EN55032 CLASS B);
- взрывобезопасность IEC/EN60079, ATEX, IECEx для -EX.
Источники питания серии LIFxx-10BxxR2 (S)(-EX) обладают достаточно узким корпусом, модели мощностью 480 Вт имеют ширину всего 48 мм. Глубина и высота источников питания этой группы составляет 131,5 и 125 мм соответственно, а вес – 980 г. Остальные группы мощности имеют следующие габариты и массу:
- 120 Вт – 110,00 x 32,00 x 124,00 мм и 500 г;
- 240 Вт – 124,00 x 41,00 x 110,00 мм и 650 г.
Таблица 2. Основные характеристики ИП LIFxx-10BxxR2 (S)
| Наименование | Pвых, Вт | Uвых., В | Iвых макс., А | Точность, % | Шумы и пульсации макс., мВ | КПД при Vвх 230 В AC, % | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ном. | рег. | ||||||
| LIF120-10B12R2(S)-EX | 120 | 12 | 11,8…14 | 10 | ±1,0 | 100 | 92 |
| LIF120-10B24R2(S)-EX | 24 | 23,5…28 | 5 | 93 | |||
| LIF120-10B48R2(S)-EX | 48 | 47…53 | 2,5 | 93,5 | |||
| LIF120-10B12R2 | 12 | 11,8…14 | 10 | 100 | 93,5 | ||
| LIF120-10B24R2 | 24 | 23,5…28 | 5 | 94 | |||
| LIF120-10B48R2 | 48 | 47…53 | 2,5 | 200 | |||
| LIF240-10B12R2 | 192 | 12 | 12…14 | 16 | ±2,0 | 100 | 92 |
| LIF240-10B24R2 | 240 | 24 | 24…28 | 10 | ±1,0 | 120 | 94 |
| LIF240-10B48R2 | 48 | 48…53 | 5 | 150 | |||
| LIF240-10B12R2S | 192 | 12 | 12…14 | 16 | ±2,0 | 150 | 93 |
| LIF240-10B24R2S | 240 | 24 | 24…28 | 10 | ±1.0 | 94 | |
| LIF240-10B48R2S | 192 | 48 | 48…53 | 5 | |||
| LIF480-10B24R2S | 480 | 24 | 24…28 | 20 | ±1.0 | 50 | 94.5 |
| LIF480-10B48R2S | 48 | 48…55 | 10 | 70 | |||
Зависимость максимальной выходной мощности от температуры окружающей среды и значения входного напряжения источников питания LIFxx-10BxxR2(S)(-EX) идентична такой же зависимости ИП серий LI75-20BxxR2S и LI120-20BxxR2S. КПД преобразования также максимально идентичен в диапазоне входного напряжения от 230 В AC, но в зависимости от нагрузки имеет более крутую характеристику в области минимальных значений выходного тока (рисунок 7), чем у LI75/120-20BxxR2S.
Рис. 7. Зависимость КПД преобразования LIFxx-10BxxR2(S)(-EX) от тока нагрузки
Защита от КЗ, перегрева и перенапряжения на выходе у источников питания LIFxx-10BxxR2(S)(-EX) не требует перезапуска: после исчезновения факторов, приведших к аварийной ситуации, работоспособность ИП самовосстанавливается. Для контроля состояния источника питания существует контактная группа реле, способная коммутировать цепь с напряжением до 30 В DC и током до 1 А. Это позволяет обеспечить автоматизированный контроль аварийных ситуаций и выполнять какие-либо действия, например, подключение резервного источника питания.
Модуль резервирования питания LIR-20
Многие системы промышленной автоматизации требуют бесперебойной работы. В этом случае необходимо гарантированное наличие питания. Одно из простых решений по обеспечению надежного питания – использование модулей резервирования. Такой модуль позволяет объединить два источника питания и обеспечить их совместную работу. Если оба источника имеют подключения к различным первичным сетям, то бесперебойное питание обеспечивается как в случае отказа одного из блоков питания, так и в случае аварии на внешней стороне питания. Компания MORNSUN предлагает модуль резервирования LIR-20 (рисунок 8) с креплением на DIN-рейку.
Рис. 8. Модуль резервирования LIR-20 компании MORNSUN
Характеристики модуля LIR-20:
- максимальная мощность: 960 Вт;
- входное напряжение: 22…60 В DC (номинальное 24/48 В DC);
- суммарный входной ток: 20 А (10 А на каждый канал);
- падение напряжения между входом и выходом: 0,65 В DC;
- КПД: 97%;
- диапазон рабочих температур: -40…80°C;
- изоляция входа и выхода от заземления: 1500 В AC;
- поддерживает параллельное резервирование по схеме N+1 (рисунок 10);
- 2 светодиодных индикатора состояния;
- контактный выход состояния работы ;
- среднее время наработки на отказ: более 1 млн. ч;
- габариты (ШхВхГ): 35х125х112,7 мм;
- вес: 365 г;
- соответствие EN/IEC/UL62368, EN61558, EN60335;
- класс B по электромагнитной совместимости (EMC CISPR32/EN55032 CLASS B).
Модуль резервирования функционально представляет собой два диода с общим катодом, обеспечивающих развязку источников питания, поэтому его КПД практически линейно и крайне мало зависит о нагрузки. Но, как и у источников питания, максимальная мощность ограничена температурой окружающей среды (рисунок 9).
Рис. 9. Зависимости выходной мощности, КПД и температуры окружающей среды LIR-20
Подключение источников питания, модуля резервирования и нагрузки очень простое: развязывается только цепь плюса ИП, как показано на рисунке 10. На том же рисунке отображен и способ параллельного наращивание резервирования.
Рис. 10. Подключение источников питания, нагрузки и модуля резервирования LIR-20
Сигнализация DC-OK состояния питания срабатывает (реле включается), когда оба входных напряжения в норме, и разница между ними не превышает допустимых значений по слишком низкому или высокому напряжениям. Два светодиода позволяют проконтролировать состояние работоспособности визуально.
Следует учесть, что несмотря на наличие сигнализации состояния, модуль резервирования не обеспечивает защиту от КЗ, этот функционал должен обеспечиваться источниками питания. Увеличивать мощность за счет параллельного соединения входов двух и более модулей резервирования запрещается.
LIxx-20BxxPR2 – источник питания на DIN-рейку для автоматизации зданий и сооружений (Home Automation)
Компания MORNSUN предлагает импульсные преобразователи AC/DC в пластиковом корпусе, предназначенные для автоматизации внутри помещений и размещения на DIN-рейку в электрощитах (боксах) небольшой глубины. Серия LIxx-20BxxPR2 выполнена в пластиковом корпусе, имеет четыре условных группы мощности: 30, 60, 100 и 150 ватт (таблица 3) и профиль стандартных автоматических выключателей (рисунок 11).
Рис. 11. Внешний вид источника питания LI100-20B24PR2
Особенности серии ИП серии LIxx-20BxxPR2:
- входное напряжение: 85…264 В AC или 120…370 В DC (доступны варианты с 277 В AC и 390 В DC);
- диапазон рабочей температуры: -30…70℃( доступен вариант с минимальной температурой -40℃);
- напряжения выхода: 5; 12; 15; 24; 48 В;
- выходная мощность: 15…153.6 Вт;
- высокая изоляция: до 4000 В AC;
- защита от перегрузки по току, КЗ, перенапряжению на выходе и перегреву;
- допустимое перенапряжение: 300 В AC в течение 5 секунд;
- КПД преобразования: до 91.5%;
- соответствие стандартам EN61558, UL/EN/IEC62368, IEC/EN60335;
- класс безопасности II;
- 3 года гарантии и 300000 часов средней наработки на отказ.
Таблица 3. Основные характеристики LIxx-20BxxPR2
| Наименование | Pвых, Вт | Uвых., В | Iвых макс., А | Шумы и пульсации, мВ | КПД при Vвх 230 В AC, % | Потребляемая мощность на холостом ходу, Вт | Точность, % | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ном. | рег. | |||||||
| LI30-20B05PR2 | 15 | 5 | 4,9…5,5 | 3 | 80 | 82 | – | ±2,0 |
| LI30-20B12PR2 | 24 | 12 | 10,8…13,8 | 2 | 120 | 88 | ||
| LI30-20B15PR2 | 30 | 15 | 13,5…18 | 2 | 89 | |||
| LI30-20B24PR2 | 36 | 24 | 21,6…29 | 1,5 | 150 | 88 | ||
| LI30-20B48PR2 | 36 | 48 | 43,2…55,2 | 0,75 | 240 | 90 | ||
| LI60-20B05PR2 | 32.5 | 5 | 4,9…5,5 | 6,5 | 100 | 84 | 0,3 | |
| LI60-20B12PR2 | 54 | 12 | 10,8…13,8 | 4,5 | 120 | 88 | ||
| LI60-20B15PR2 | 60 | 15 | 13,5…18 | 4 | 89 | |||
| LI60-20B24PR2 | 24 | 21,6…29 | 2,5 | 150 | 90 | |||
| LI60-20B48PR2 | 48 | 43,2…55,2 | 1,25 | 240 | 91 | 0,4 | ||
| LI100-20B12PR2 | 90 | 12 | 12…13,8 | 7,5 | 120 | 88 | 0,3 | |
| LI100-20B15PR2 | 97,5 | 15 | 13,5…18 | 6,5 | 89 | |||
| LI100-20B24PR2 | 100,8 | 24 | 21,6…29 | 4,2 | 150 | 90 | 0,35 | |
| LI100-20B48PR2 | 48 | 43,2…55,2 | 2,1 | 240 | 0,4 | |||
| LI150-20B12PR2 | 135,6 | 12 | 10,8…13,8 | 11,3 | 100 | 89 | 0,3 | |
| LI150-20B15PR2 | 142,5 | 15 | 13,5…18 | 9,5 | 120 | 89,5 | ±1,0 | |
| LI150-20B24PR2 | 150 | 24 | 21,6…29 | 6,25 | 150 | 91,5 | ||
| LI150-20B48PR2 | 153,6 | 48 | 43,2…52,8 | 3,2 | 91 | 0,4 | ||
Габаритные размеры источников питания данной серии в зависимости от мощности различаются в основном шириной (ШхВхГ, высота указана без крепления к DIN-рейке):
- 30 Вт – 35.00 x 90.00 x 58.00 мм, вес 115 г;
- 60 Вт – 52.00 x 90.00 x 58.00 мм, вес 175 г;
- 100 Вт – 70.00 x 90.00 x 58.00 мм, вес 235 г;
- 150 Вт – 105.00 x 90.00 x 58.00 мм, вес 330 г.
Корпус пластиковый, стойкий к высоким температурам, согласно стандарту UL94V-0. Охлаждение источников питания – естественное. На лицевой стороне корпуса имеется светодиод, сигнализирующий о работоспособности источника питания. Как и большинство импульсных преобразователей, серия LIxx-20BxxPR2 имеет ограничения по максимальной выходной мощности в зависимости от температуры окружающей среды и входного напряжения (рисунок 12), а КПД преобразования маломощных ИП снижается при нагрузке менее 25% от номинальной (рисунок 14).
Рис. 12. Зависимость выходной мощности от температуры и входного напряжения LI60-20BxxPR2
Преобразователи мощностью 30 и 100 Вт имеют схожие с LI60 зависимости выходной мощности, в отличие от преобразователей мощностью 150 Вт: LI150-20BxxPR2 не имеют ограничения по мощности в области отрицательных температур, но имеют несколько большее ограничение при пониженном входном напряжении (рисунок 13).
Рис. 13. Зависимость выходной мощности от температуры и входного напряжения LI150-20BxxPR2
Рис. 14. Зависимость КПД преобразования LI30-10BxxЗR2S от тока нагрузки
Эффективность преобразователей серии LIxx-20BxxPR2 мощностью 60, 100 и 150 Вт практически линейна в диапазоне нагрузки 10…100% и в диапазоне допустимых значений входного напряжения.
Альтернатива другим брендам
В настоящий момент не все источники питания европейских и американских производителей доступны на российском рынке. Но им можно подобрать достойную замену среди продукции MORNSUN. В таблице 4 представлены наиболее популярные семейства ИП различных брендов с креплением на DIN-рейку и их наиболее близкая по характеристикам альтернатива из номенклатуры MORNSUN.
Таблица 4. ИП MORNSUN с монтажом на DIN-рейку, заменяющие продукцию других производителей
| Тип ИП по выполняемым функциям | MORNSUN | Aimtec | TRACO | Recom | TDK-Lambda | Chinfa | Siemens | PHOENIX CONTACT | Weidmueller | PULS | XP-POWER |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Базовый | LI/R2 | AMED | TPC | REDIN45/60 | DRB, DPP | DRA, DRAN | SITOP smart | UNO | PRO ECO | Серия С | DPC |
| Стандартный | LIF/R2 | TCL, TIB | REDIN120/240 | DRF | TRIO | Серия Q | DSR, DNR | ||||
| Для автоматизации зданий | LI/PR2 | TBL, TBLC | – | DSP | AMR | LOGO!Power | STEP | INSTA Power | – | DRC |
Заключение
Продукция MORNSUN уже давно присутствует на российском рынке ИП и подтвердила свое качество и надежность. Наличие преобразователей производства MORNSUN как для индустриального применения, так и для домашнего сегмента позволяет эффективно решать задачи по обеспечению электропитания различных систем, бесперебойности их работы и автоматизированного управления.
Mornsun Guangzhou Science & Technology Co., Ltd. – высокотехнологичная компания, основанная в 1998 году в китайском городе Гуанчжоу. В настоящий момент является одним из национальных лидеров на рынке источников питания. Основным видом продукции являются DC/DC- и AC/DC-преобразователи, устанавливаемые на печатную плату, AC/DC преобразователи, устанавливаемые на din-рейку, а также источники питания в открытом и закрытом исполнениях. Кроме того, компания выпускает драйверы IGBT, устанавлива ...читать далее
Наши информационные каналы