Организация низковольтных систем бесперебойного питания для промышленных приложений на базе компонентов MEAN WELL

19 июля

телекоммуникациисистемы безопасностиавтоматизацияответственные примененияMEAN WELLстатьяисточники питанияПромавтоматикаисточник питания на DIN-рейкуМодуль резервированияограничитель пускового токаUPSИБП

Игорь Елисеев (г. Химки)

Для реализации низковольтной промышленной системы бесперебойного электропитания не подходят стандартные ИБП. MEAN WELL предлагает для этого системы на DIN-рейку на базе UPS-контроллеров и аккумуляторных батарей, буферных модулей на базе электролитического конденсатора, модулей резервирования, ограничителей пускового тока и, наконец, собственно модульных источников питания, в том числе – со встроенным UPS-контроллером.

Надежное, бесперебойное электропитание критически важно в системах жизнеобеспечения, где даже кратковременное отключение электроэнергии может послужить причиной, приведшей к непоправимым последствиям для жизни и здоровья человека. К катастрофическим последствиям могут привести перебои в электропитании в системах передачи данных (к примеру, в банковской сфере), в охранных системах, в производстве (особенно в химическом) и многих других.

В мире производится широкая гамма источников бесперебойного питания (ИБП) общего назначения. Эти ИБП находят широкое применение в офисной и бытовой сферах для питания персональных компьютеров, внешних накопителей, Wi-Fi роутеров, маршрутизаторов, принтеров и другой оргтехники. Данные устройства способны поддерживать на должном уровне электропитание подключенной аппаратуры в течение некоторого времени после пропадания напряжения в первичной сети, что позволяет оператору штатно завершить работу компьютерных программ и электронных приборов во избежание потери данных и порчи оборудования. Все эти приборы работают по единому сценарию – запасают электроэнергию в периоды работы от сети и отдают ее в нагрузку при пропадании сетевого напряжения. Для сохранения энергии используются аккумуляторы (обычно свинцово-кислотные), а на выходе ИБП применяются инверторы, преобразующие постоянное напряжение аккумуляторной батареи в переменное квазисинусоидальной формы.

Однако эти серийно выпускаемые ИБП не подходят для использования в промышленных системах бесперебойного питания. Это связано прежде всего с тем, что на выходе таких устройств формируется переменное напряжение большой величины, в то время как для питания электронных схем требуется постоянное низковольтное. Поэтому построение систем для бесперебойного питания низковольтной электроники на базе стандартных ИБП подразумевает применение дополнительных источников питания, преобразующих высокое входное переменное напряжение в низкое постоянное на выходе (AC/DC конвертеры). Таким образом, переменное сетевое напряжение, поступающее на вход ИБП, сначала преобразуется в постоянное, необходимое для заряда аккумуляторной батареи и для питания выходного инвертора, а затем преобразуется (инвертором) обратно в переменное и подается на вход AC/DC конвертера, который, в свою очередь, снова преобразует его в постоянное. Разумеется, подобное построение системы нельзя назвать рациональным. Очевидно, что инвертор и все следующие за ним каскады преобразования электроэнергии можно безболезненно исключить из системы. Кроме того, системы бесперебойного электропитания должны обеспечивать питание полезной нагрузки не только в случае пропадания напряжения в первичной сети, но и во всех других случаях прекращения подачи электроэнергии конечному потребителю, на что стандартные ИБП, как правило, не рассчитаны.

Среди случаев, вызывающих нештатное отключение питания полезной нагрузки, можно выделить три основных, встречающихся чаще всего:

  1. Пропадание напряжения в первичной питающей сети;
  2. Срабатывание защитных автоматов в первичной цепи в момент подключения источника питания из-за броска тока на входе;
  3. Выход из строя источника питания.

Структура и состав системы бесперебойного питания будут определяться тем, что именно из данного перечня будет учтено при разработке системы для конкретного приложения. А компоненты для практической реализации этой системы лучше всего выбирать из ассортимента продукции MEAN WELL, где есть все необходимое для построения низковольтных систем бесперебойного питания любой сложности и конфигурации. Так как речь в дальнейшем пойдет о промышленных системах бесперебойного питания, из многообразия продукции MEAN WELL будем рассматривать только те компоненты, которые по конструктивному исполнению соответствуют самому распространенному промышленному стандарту, а именно – варианту на DIN-рейку.

Построение типовой системы бесперебойного питания на базе UPS-контроллера и аккумуляторной батареи

Для реализации типовой схемы бесперебойного питания с аккумуляторной батареей MEAN WELL предлагает решение на базе специализированных модулей на DIN-рейку – DR-UPS40, DUPS20 и DUPS40. Первый из них производится уже более 15 лет, остальные два появились в линейке продукции относительно недавно. Функционально все они представляют собой контроллеры UPS (Uninterruptible Power Supply – бесперебойный источник питания) и предназначены для организации системы питания на постоянное номинальное напряжение 24 В в комплекте с аккумуляторной батареей и источником питания. Новые модули отличаются более совершенной схемотехникой, некоторыми функциональными возможностями и улучшенными техническими характеристиками. Во всем же, что касается схем подключения, индикации, сигналов состояния, контактов разъемов и даже внешнего вида (не считая размеров), все три модуля абсолютно идентичны. Внешний вид контроллера UPS на примере модуля DUPS40 представлен на рисунке 1, а его схема включения – на рисунке 2.

Рис. 1. Внешний вид UPS-контроллера DUPS40

Рис. 1. Внешний вид UPS-контроллера DUPS40

Рис. 2. Схема системы бесперебойного питания на базе UPS-контроллера DUPS40

Рис. 2. Схема системы бесперебойного питания на базе UPS-контроллера DUPS40

Основное преимущество данной схемы бесперебойного питания заключается в том, что она может работать с любыми источниками питания (не обязательно производства MEAN WELL), которые формируют на выходе постоянное напряжение номиналом 24 В. Единственным ограничением является максимальное значение тока нагрузки. Максимальное значение рабочего тока представлено в названиях UPS-контроллеров: DR-UPS40 и DUPS40 рассчитаны на ток до 40 А, а DUPS20 – до 20 А. Но это ограничение не является непреодолимым – контроллеры позволяют объединять их выходы (DC+ и DC- на разъеме TB1) параллельно в любом количестве, так что общий ток нагрузки в режиме питания от батареи будет равен сумме выходных токов контроллеров.

В основном режиме работы, когда питание нагрузки осуществляется от источника питания, контроллер отслеживает напряжение на выходе и контролирует состояние аккумуляторной батареи. Контроль состояния батареи заключается в отслеживании уровня ее заряда, подзарядке при необходимости и периодическом проведении тестов. Тесты батареи в контроллере DR-UPS40 проводятся с интервалом 25 секунд, а в DUPS40 и DUPS20 – каждые 30 секунд. Они позволяют выявить степень работоспособности аккумуляторной батареи, ее способность держать заряд. Если результат тестирования окажется отрицательным, будет сформирован сигнал “BAT Fail”, свидетельствующий о том, что батарея неисправна, и ее пора менять. Кроме того, контроллер вырабатывает еще один сигнал, касающийся состояния батареи – “BAT Discharge”. Данный сигнал формируется, когда разряд батареи достигает критического уровня, и является свидетельством того, что система больше не может поддерживать питание нагрузки в отсутствие внешнего питания от сети. Контроллер формирует еще один сигнал, именуемый “DC OK”, индицирующий состояние выходного напряжения. Считается, что напряжение на выходе в норме, если его значение находится в пределах 21…29 В (с точностью ±3% для контроллера DR-UPS40 и с точностью ±2% для контроллеров DUPS40 и DUPS20). Все три сигнала могут передаваться по внешним линиям связи с помощью контактов реле, которые выведены на разъем TB2 контроллера и одновременно индицируются светодиодами на передней панели. В таблице 1 представлены значения этих сигналов, состояние светодиодных индикаторов (светит или нет), а также состояние контактов реле (замкнутое или разомкнутое) и соответствующие им контакты разъема TB2.

Таблица 1. Индикация состояния аккумуляторной батареи и уровня выходного напряжения UPS контроллеров DR-UPS40, DUPS40 и DUPS20

Сигнал Светодиод Контакты реле
Название Значение Цвет Свечение Разъем TB2 Состояние
DC OK Выходное напряжение в норме Зеленый Да 5, 6 Замкнуты
Ниже нормы или отсутствует Нет Разомкнуты
BAT Fail Батарея неисправна Красный Да 3, 4 Замкнуты
Батарея в порядке Нет Разомкнуты
BAT Discharge Батарея полностью разряжена Желтый Да 1, 2 Замкнуты
Заряд батареи в пределах нормы Нет Разомкнуты

Когда прекращается подача электроэнергии из первичной сети, контроллер системы бесперебойного питания автоматически переключает нагрузку на работу от батареи. В этом режиме самым важным параметром системы становится время, в течение которого можно поддерживать электропитание нагрузки в заданных пределах. Этот параметр напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и величины разрядного тока (то есть, тока нагрузки). В первом приближении можно определить это время (в часах), разделив емкость батареи в ампер-часах на ток нагрузки в амперах. В реальных условиях это значение времени может значительно отличаться от расчетной величины, так как данный параметр очень сильно зависит от множества внешних и внутренних факторов, таких как температура окружающей среды, срок службы аккумуляторной батареи, ее разрядные характеристики и т.д. В технической документации MEAN WELL на контроллеры UPS приводятся типовые зависимости времени работы системы при использовании свинцово-кислотных аккумуляторов различной емкости (см. таблицу 2 и графики на рисунке 3).

Таблица 2. Время работы системы бесперебойного питания при работе от аккумуляторов различной емкости в зависимости от тока нагрузки

Ток нагрузки, А Время работы, с
7,5 А∙ч 12 А∙ч 15 А∙ч
2,5 6500 14500 19000
5 3000 7000 9000
10 1200 2400 3200
20 400 1100 1500
30 120 450 600
40 25 200 280

Рис. 3. Зависимость времени работы системы бесперебойного питания от тока нагрузки для аккумуляторов различной емкости

Рис. 3. Зависимость времени работы системы бесперебойного питания от тока нагрузки для аккумуляторов различной емкости

В таблице 2 представлено время автономной работы для некоторых дискретных значений тока нагрузки, а по графикам на рисунке 6 можно оценить время работы системы для промежуточных значений тока. Кстати говоря, термин, который характеризует время работы от аккумулятора, в документации MEAN WELL именуется Buffering Time, что можно перевести как «время буферизации» или «буферное время». Скорее всего для тех, кто не сталкивался с подобной терминологией ранее, это понятие не вызовет ассоциаций с «временем работы». Поэтому необходимо разъяснить значение этого термина. Обойти молчанием этот вопрос не получится, так как в дальнейшем речь пойдет о так называемых «буферных модулях», также получивших свое название благодаря данному термину. Очевидно, этот термин имеет отношение к существительному «буфер», обозначающему нечто, что уменьшает или предотвращает последствия внезапного и сильного воздействия (удара). Таким ударом в системе бесперебойного питания служит внезапное прекращение подачи электроэнергии из первичной сети. А в качестве буфера выступает устройство, способное запасать энергию и отдавать ее потребителю в нужный момент, предотвращая, таким образом, последствия удара. В соответствии с данной терминологией композицию двух приборов, состоящую из UPS-контроллера и аккумуляторной батареи, также можно назвать «буферным модулем».

Все рассмотренные выше UPS-контроллеры предназначены для работы со свинцово-кислотными аккумуляторными батареями с номинальным напряжением 24 В, рассчитанными на зарядные токи величиной не менее 2 А. При подборе аккумулятора необходимо обратить внимание на его емкость, так как у контроллеров имеются определенные ограничения на этот счет. Так, контроллер DR-UPS40 рассчитан на работу только с аккумуляторами емкостью 4, 7 или 12 А∙ч, а для контроллеров DUPS40 и DUPS20 подходят батареи, емкость которых лежит в диапазоне от 4 до 135 А∙ч. Хотя темой данной статьи не является подбор батареи для систем бесперебойного питания, все же можно порекомендовать аккумулятор, который хорошо стыкуется с UPS-контроллерами MEAN WELL и при этом может быть установлен на DIN-рейку. Это аккумулятор DR-24-7.0-BAT, он выпускается под брендом «МАСТЕР КИТ», имеет номинальное напряжение 24 В, обладает емкостью 7 А∙ч и рассчитан на максимальное значение зарядного тока 2,1 А. На рисунке 4 показана инсталляция этого аккумулятора на DIN-рейку в комплекте с UPS контроллером DR-UPS40 и источником питания на 24 В типа SDR-120-24.

Рис. 4. Система бесперебойного питания на DIN-рейке на базе UPS-контроллера DR-UPS40, аккумулятора DR-24-7.0-BAT и источника питания SDR-12-24

Рис. 4. Система бесперебойного питания на DIN-рейке на базе UPS-контроллера DR-UPS40, аккумулятора DR-24-7.0-BAT и источника питания SDR-12-24

Следует также упомянуть, что все UPS-контроллеры снабжены схемой защиты от переполюсовки при подключении батареи. Помимо этого новые контроллеры DUPS40 и DUPS20 имеют в составе две схемы защиты аккумулятора, отключающие его от нагрузки в случае глубокого разряда, или когда разрядный ток превышает заданные пределы – 21…23 А для DUPS20 и 42…46 А для DUPS40.

Основные технические и эксплуатационные характеристики UPS контроллеров DR-UPS40, DUPS40 и DUPS20 представлены в таблице 3.

Таблица 3. Основные технические и эксплуатационные характеристики UPS контроллеров DR-UPS40, DUPS40 и DUPS20

Параметр DR-UPS40 DUPS40 DUPS20
Диапазон напряжений на шине DC, В 24 … 29
Диапазон токов разряда батареи, А 0 … 40 0 … 20
Ток заряда аккумуляторной батареи, А 2
Емкость аккумуляторной батареи, А∙ч 4, 7, 12 4 … 135
Номинальное напряжение батареи, В 24
Тип аккумуляторной батареи свинцово-кислотная
Диапазон рабочих температур, °C -20 … +70 -30 … +70
Сопротивление изоляции, не менее, МОм 100
Среднее время наработки на отказ
по стандарту Telcordia SR-332, ч
1365700 1376500 1252000
Среднее время наработки на отказ
по стандарту MILHDBK-217F, ч
161900 499500 482100
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 55,5х125,2х100 63х125,2х113,5 40х125,2х113,5

Построение системы бесперебойного питания на основе буферных модулей

Буферные модули, о которых упоминалось выше, предназначены для тех же целей и выполняют те же функции, что и контроллеры UPS, но отличаются тем, что буфером в них служит не аккумуляторная батарея, а обычный электролитический конденсатор. Соответственно, время буферизации у этих модулей существенно меньше. Поэтому их применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить непрерывное электропитание на очень короткое время, например при кратковременных провалах напряжения в первичной сети, при переключении с одной фазы на другую или при переходе с питания от сети на питание от генератора. Так же как и UPS-контроллеры, буферные модули рассчитаны на номинальное напряжение 24 В и выпускаются в двух модификациях – на 20 и 40 А (DBUF20-24 и DBUF40-24). Схема включения тоже принципиально не меняется, но имеет два варианта в зависимости от схемы питания сигнальных цепей. Внешний вид модуля DBUF40-24 показан на рисунке 5 (второй модуль DBUF20-24 выглядит точно так же). А на рисунках 6 и 7 представлены варианты схем включения буферного модуля в систему бесперебойного электропитания в паре с источником питания.

Рис. 5. Внешний вид буферного модуля DBUF40-24

Рис. 5. Внешний вид буферного модуля DBUF40-24

Рис. 6. Схема включения буферного модуля в систему бесперебойного электропитания с питанием сигнальных цепей от основного источника

Рис. 6. Схема включения буферного модуля в систему бесперебойного электропитания с питанием сигнальных цепей от основного источника

Рис. 7. Схема включения буферного модуля в систему бесперебойного электропитания с питанием сигнальных цепей от внешнего источника

Рис. 7. Схема включения буферного модуля в систему бесперебойного электропитания с питанием сигнальных цепей от внешнего источника

Выходные шины буферного модуля +V и -V, как и в схеме с UPS-контроллером, подключаются параллельно к соответствующим выходным шинам источника питания и к нагрузке. Принцип действия тоже не отличается. Пока нагрузка нормально запитывается от источника питания, буферный модуль отслеживает напряжение на выходе, заряжает встроенные конденсаторы и формирует сигналы, индицирующие состояние системы. Но как только напряжение на выходе упадет ниже заданного уровня, включается режим буферизации и электропитание нагрузки начинает осуществляться за счет энергии, запасенной в конденсаторах. Как отмечалось выше, время работы в данном режиме очень мало и может составлять лишь доли секунды. Если при этом используется схема включения как на рисунке 9, где сигнальные цепи запитываются от того же напряжения, что и нагрузка, внешние сигналы, индицирующие данное состояние, также просуществуют недолго. В связи с этим предусмотрена альтернативная схема включения буферного модуля с питанием сигнальных цепей от независимого источника (рисунок 10). Сами сигнальные цепи выполнены на базе оптопар и включают два выходных сигнала (Buffering и Ready) и один входной (Inhibit). Схема сигнальных цепей буферного модуля представлена на рисунке 8.

Рис. 8. Схема сигнальных цепей буферного модуля

Рис. 8. Схема сигнальных цепей буферного модуля

Сигнал Ready в активном состоянии индицирует готовность модуля к переходу в режим буферизации, он формируется в тот момент, когда встроенные конденсаторы полностью зарядятся. Активное состояние сигнала Buffering говорит о том, что модуль перешел в режим буферизации, то есть питание нагрузки осуществляется за счет энергии, накопленной в конденсаторах. Текущее состояние буферного модуля можно также определить по сигналам, формируемым светодиодным индикатором. В режиме ожидания, когда модуль готов к работе и конденсаторы полностью заряжены (состояние Ready), светодиод горит, не мигая. Когда конденсаторы еще находятся в процессе зарядки (not Ready), светодиодный индикатор мигает с частотой примерно 1 Гц. А при переходе в режим буферизации он начинает мигать с частотой порядка 10 Гц. Входной сигнал Inhibit предназначен для дистанционного включения и выключения буферного модуля. В выключенном состоянии все сигналы неактивны, светодиод не горит, а встроенные конденсаторы разряжены. Работа буферного модуля иллюстрируется графиками на рисунке 9.

Рис. 9. Графики, иллюстрирующие работу буферного модуля

Рис. 9. Графики, иллюстрирующие работу буферного модуля

Работы буферного модуля начинается в момент, когда сигнал Inhibit высокого уровня и на вход источника питания поступает переменное напряжение из сети (Vac). В этот момент появляется напряжение на выходе системы (Vout) и начинается заряд встроенных конденсаторов. С этого момента и до полной зарядки конденсаторов модуль находится в режиме зарядки (Charging Mode). В этом режиме сигналы Ready и Buffering неактивны, а индикаторный светодиод мигает с частотой примерно 1 Гц. Как только конденсаторы зарядятся, модуль переходит в режим ожидания  (Standby Mode). В данном режиме сигнал Buffering по-прежнему неактивен, но включается сигнал Ready и светодиод перестает мигать. В некоторый момент сетевое напряжение исчезает. Но модуль какое-то время этого не замечает, продолжая оставаться в режиме Standby. Это происходит потому, что источник питания за счет собственных ресурсов способен какое-то время поддерживать напряжение на выходе после пропадания напряжения на входе. Этот параметр называется Hold-up Time (время удержания). На верхнем графике рисунка 12 этот промежуток времени помечен как PSU Hold-up Time (PSU – это аббревиатура от Power Supply Unit, источник питания). Как только время удержания закончится, включается режим буферизации, конденсаторы начинают разряжаться, передавая энергию в нагрузку, соответственно сигнал Buffering переводится в активное состояние, сигнал Ready сбрасывается, а светодиод начинает мигать с частотой 10 Гц. Далее модуль будет находиться в этом режиме (Buffer Mode), поддерживая электропитание нагрузки до тех пор, пока не кончится заряд конденсаторов или пока не возобновится поступление электроэнергии из первичной сети. Следует обратить внимание на небольшой провал выходного напряжения , заметный на графике Vout, который возникает в момент перехода модуля в режим буферизации. Величина выходного напряжения в этом режиме зависит от положения переключателя на передней панели буферного модуля. Переключатель определяет условие перехода в буферный режим, а точнее – уровень напряжения, при котором произойдет переход. Данный переключатель может находиться в одном из двух положений, помеченных поясняющими надписями: в верхнем с пометкой “Fix 22Vdc” и в нижнем с надписью “Vin-1 Vdc”. Первая метка обозначает фиксированную величину напряжения 22 В, а вторая – напряжение, равное по величине входному минус один вольт. Это и есть пороговые величины, когда напряжение источника питания опускается ниже указанных значений и включается буферный режим. Эти же величины становятся значением напряжения на выходе модуля в буферном режиме. При нижнем положении переключателя (“Vin-1 Vdc”) напряжение будет равно выходному напряжению источника питания на момент подключения к нему буферного модуля (физически с помощью проводов или удаленно посредством сигнала Inhibit) за вычетом одного вольта. Хотя эта система считается 24-вольтовой, выходное напряжение источника питания не обязательно должно строго равняться этой величине, допускается вариация напряжения в небольших пределах: от 22 до 29 В.

Максимальное время, в течение которого модуль может снабжать энергией нагрузку за счет внутренних ресурсов (можно назвать это временем автономной работы), напрямую зависит от величины потребляемого тока. В технической документации приводятся типовое и минимальное значение этого параметра для некоторых конкретных значений тока, а также представлены типовые графики зависимости времени автономной работы от тока нагрузки. В таблицах 4 и 5 представлены значения времени автономной работы в зависимости от тока нагрузки (для фиксированных значений), а на рисунках 10 и 11 – те же зависимости в виде графиков, соответственно, для модулей DBUF20-24 и DBUF40-24.

Таблица 4. Время автономной работы буферного модуля DBUF20-24 в зависимости от тока нагрузки

Время автономной работы Ток нагрузки, А
20 10 0,1
Типовое, мс 350 700 45000
Минимальное, мс 250 500 30000

Рис. 10. Типовая зависимость времени автономной работы от тока нагрузки буферного модуля DBUF20-24

Рис. 10. Типовая зависимость времени автономной работы от тока нагрузки буферного модуля DBUF20-24

Таблица 5. Время автономной работы буферного модуля DBUF40-24 в зависимости от тока нагрузки

Время автономной работы Ток нагрузки, А
40 20 0,1
Типовое, мс 250 500 62000
Минимальное, мс 160 320 42000

Рис. 11. Типовая зависимость времени автономной работы от тока нагрузки буферного модуля DBUF40-24

Рис. 11. Типовая зависимость времени автономной работы от тока нагрузки буферного модуля DBUF40-24

Буферные модули допускают параллельное объединение по выходу. Благодаря этому можно одновременно или по отдельности решить две задачи – повышение времени автономной работы и увеличение выходного тока. Например, объединенные параллельно два модуля DBUF40-24 могут выдавать 80 А тока в течение 0,25 с, 40 А в течение полсекунды или 20 А в течение секунды. Схема параллельного объединения нескольких буферных модулей представлена на рисунке 12.

Рис. 12. Схема параллельного объединения буферных модулей

Рис. 12. Схема параллельного объединения буферных модулей

Основные технические и эксплуатационные характеристики буферных модулей DBUF20-24 и DBUF40-24 представлены в таблице 6.

Таблица 6. Основные технические и эксплуатационные характеристики буферных модулей DBUF20-24 и DBUF40-24

Параметр DBUF20-24 DBUF40-24
Номинальное рабочее напряжение, В 24
Диапазон рабочих напряжений, В 22…29
Максимальный ток потребления в режиме зарядки, мА 900
Максимальный ток потребления в режиме ожидания, мА 100
Типовое время зарядки, с 15 25
Максимальное время зарядки, с 25 35
Максимальный выходной ток, А 20 40
Диапазон рабочих температур, °C -25…+75
Напряжение изоляции, кВ 2,2
Сопротивление изоляции, МОм 100
Среднее время наработки на отказ по стандарту
Telcordia TR/SR-332 при 25°C, ч
1510000 1420200
Среднее время наработки на отказ по стандарту
Telcordia TR/SR-332 при 40°C, ч
765800 717200
Среднее время наработки на отказ по стандарту
MIL-HDBK-217F при 25°C, ч
164800 162600
Среднее время наработки на отказ по стандарту
MIL-HDBK-217F при 40°C, ч
108600 106800
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 63 х 125,2 х 114,9

Обеспечение бесперебойного электропитания нагрузки при выходе из строя источника питания

В надежной системе бесперебойного электропитания должна быть предусмотрена возможность защиты от выхода из строя главного компонента системы – источника питания. Решить эту задачу можно только методом двойного резервирования, что предполагает наличие двух одинаковых источников питания, каждый из которых может обеспечить полноценное питание нагрузки, так что выход из строя одного из них не приведет к катастрофическим последствиям. Но при этом также необходимо иметь устройство контроля, которое будет следить за состоянием источников питания, индицировать их состояние и своевременно формировать аварийные сигналы. Такие устройства есть в линейке продукции MEAN WELL, они называются модулями резервирования. Два из них, а именно DRDN20-24 и DRDN40-24, рассчитанные, соответственно, на токи 20 и 40 А и на напряжение 24 В, будут хорошим дополнением к уже рассмотренным выше системам бесперебойного питания благодаря своим характеристикам и конструктиву на DIN-рейку. Внешний вид модуля резервирования DRDN40-24 представлен на рисунке 13. Второй модуль (DRDN20-24) похож по внешнему виду, имеет такие же органы индикации и коммутации, но более узкий корпус.

Рис. 13. Внешний вид модуля резервирования DRDN20-24

Рис. 13. Внешний вид модуля резервирования DRDN20-24

Модули резервирования устроены достаточно просто. Они имеют два входных канала для подключения двух одинаковых источников питания и один выходной канал для подключения нагрузки. В каждом канале присутствует MOSFET, который управляется схемой контроля и отключает соответствующий источник питания от выхода в случае аварийной ситуации. Кроме этого, схема управления формирует сигналы, индицирующие статусы источников питания. На передней панели модулей резервирования расположены:

  • нижний разъем с четырьмя контактами для подключения двух источников питания;
  • верхние разъемы, на которые выведены две выходные шины, земля и контакты двух реле для индикации статуса соответствующих источников питания: их замкнутое состояние говорит о том, что все в порядке, а разомкнутое свидетельствует об аварийном состоянии источника питания – либо он не работает, либо его выходное напряжение вышло за допустимые пределы;
  • два светодиодных индикатора в центральной части, которые также индицируют состояние соответствующих источников питания – рабочее или нет.

Схема подключения модуля резервирования с двумя источниками питания (1 + 1) представлена на рисунке 14.

Рис. 14. Схема подключения модуля резервирования с двумя источниками питания (вариант «1 + 1»)

Рис. 14. Схема подключения модуля резервирования с двумя источниками питания (вариант «1 + 1»)

В общем случае при помощи модулей резервирования можно объединить сколько угодно источников питания (но только четное количество) объединяя их в пары и запараллеливая выходы модулей. Схема такого варианта (N + 1) представлена на рисунке 15.

Рис. 15. Схема многократного резервирования модулей питания (вариант «N + 1»)

Рис. 15. Схема многократного резервирования модулей питания (вариант «N + 1»)

А на рисунке 16 представлен пример использования модуля резервирования с двумя источниками питания в системе бесперебойного питания на базе UPS-контроллера DUPS40. Подобную систему можно реализовать на базе буферных модулей.

Рис 16. Схема системы бесперебойного питания на базе UPS-контроллера DUPS40 с использованием модуля резервирования и двух источников питания

Рис 16. Схема системы бесперебойного питания на базе UPS-контроллера DUPS40 с использованием модуля резервирования и двух источников питания

В таблице 7 представлены основные технические и эксплуатационные характеристики модулей резервирования DRDN20-24 и DRDN40-24.

Таблица 7. Основные технические и эксплуатационные характеристики модулей резервирования DRDN20-24 и DRDN40-24

Параметр DRDN20-24 DRDN40-24
Количество входных каналов 2
Номинальное рабочее напряжение, В 24
Диапазон рабочих напряжений, В 19 … 29
Максимальный рабочий ток на канал, А 20 40
Максимальный пиковый ток на канал длительностью до 5 секунд, А 30 60
Максимальное падение напряжения «вход-выход», В 0,25 0,3
Типовой коэффициент полезного действия, % 98
Безаварийный диапазон напряжений в канале, В 18…31
Диапазон рабочих температур, °C -40…80
Сопротивление изоляции, не менее, МОм 100
Среднее время наработки на отказ по стандарту Telcordia SR-332, ч 1836000 1672900
Среднее время наработки на отказ по стандарту MIL-HDBK-217F, ч 482100 499500
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 32х125,2х102 55х125,2х100

Ограничение пусковых токов источников питания для предотвращения срабатывания  защитных устройств в первичной сети

Еще одной проблемой, с которой могут столкнуться разработчики систем бесперебойного питания, является срабатывание защитных автоматов по первичной сети в момент включения источников питания. Дело в том, что в момент включения источников питания на их входе обычно образуется мощный выброс тока. Это типичное явление, обусловленное зарядом конденсаторов во входных цепях источника питания в первый момент включения, когда все конденсаторы в составе схемы прибора полностью разряжены (так называемый Cold Start – холодный старт). Как известно, зарядный ток в цепи конденсатора равен разности потенциалов между напряжением источника и напряжением на обкладках конденсатора, деленной на общее сопротивление цепи. В первый момент включения напряжение на конденсаторе равно нулю, а суммарное сопротивление цепи составляют внутреннее сопротивление источника (которое близко к нулю), плюс сопротивление проводов и, возможно, сопротивление выпрямительных диодов в открытом состоянии (которое тоже очень мало). В результате, бросок тока в момент включения может достигать больших величин, обычно несколько десятков ампер. Но это для одного источника питания, а если их много, и все могут быть включены одновременно? Ставить защитные автоматы, рассчитанные на огромные токи, намного превышающие рабочие токи системы, лишь для того, чтобы они не сработали при включении источников питания, неразумно и, более того, опасно! Эти автоматы могут просто не сработать, когда возникнет реальная аварийная ситуация типа короткого замыкания. Существуют источники питания, лишенные этого недостатка. В них используются специальные схемные решения, позволяющие ограничивать пусковые токи в момент включения (так называемый Soft Start – мягкий старт). Но такие источники питания встречаются довольно редко, не охватывают весь необходимый диапазон применяемых на практике напряжений и мощностей, и, как правило, стоят дороже. Если предполагается использовать в системе обычные источники питания без функции мягкого старта, то наилучшим решением в данном случае будет использование внешних ограничителей пускового тока. Компания MEAN WELL производит данные устройства. В плане рассматриваемой здесь темы наибольший интерес представляют приборы такого типа, предназначенные для монтажа на DIN-рейку – ICL-16R и ICL-28R. На рисунке 17 представлен внешний вид ограничителя пускового тока ICL-28R (ICL-16R выглядит аналогично).

Рис. 17. Внешний вид ограничителя пускового тока ICL-28R

Рис. 17. Внешний вид ограничителя пускового тока ICL-28R

Схема включения ограничителя пускового тока предельно проста – входные шины подключаются к выходу автомата защиты, а выходные соединяются параллельно со входами источников питания (рисунок 18).

Рис. 18. Схема включения ограничителя пускового тока

Рис. 18. Схема включения ограничителя пускового тока

Цифры в названии ограничителей пускового тока обозначают номинальный рабочий ток в амперах. А максимальные значения, представляющие собой верхний порог ограничения пускового тока, наряду с другими техническими и эксплуатационными характеристиками ограничителей пускового тока ICL-16R и ICL-28R представлены в таблице 8.

Таблица 8. Основные технические и эксплуатационные характеристики ограничителей пускового тока ICL-16R и ICL-28R

Параметр ICL-16R ICL-28R
Диапазон входных напряжений переменного тока, В 180…264
Номинальный рабочий ток, А 16 28
Верхний порог ограничения тока, А 23 48
Диапазон рабочих температур, °C -30…70
Среднее время наработки на отказ по стандарту Telcordia SR-332, ч 7229000 6781700
Среднее время наработки на отказ по стандарту MIL-HDBK-217F, ч 2157300 1626600
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 35х90х54,5 52,5х90х54,5

Источники питания для работы в составе низковольтной системы бесперебойного питания

Все рассмотренные выше системы бесперебойного питания рассчитаны на использование источников питания с выходным напряжением 24 В. MEAN WELL выпускает очень широкую номенклатуру таких источников, и даже если выбрать только вариант исполнения на DIN-рейку, список все равно будет обширным. С другой стороны, детальное рассмотрение характеристик каждого источника питания не требуется. Можно ограничиться кратким обзором наиболее общих характеристик источников питания на 24 В, входящих в состав различных семейств.

Семейство SDR:

  • Серии по мощности: 75, 120, 240, 480 и 960 Вт
  • Корректор коэффициента мощности во всех сериях от 120 Вт
  • Перегрузочная способность до 130…150%
  • Коэффициент полезного действия до 94%
  • Типовой пусковой ток: 50…80 А
  • Типовое время удержания на полной нагрузке: 14…20 мс
  • Регулировка выходного напряжения: 24…28 В
  • Защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения и перегрева
  • Электромагнитная совместимость по классу B
  • Рабочий диапазон температур от -30…-25 до 70°C
  • Гарантия от производителя 3 года

Семейство NDR:

  • Серии по мощности: 75, 120, 240 и 480 Вт
  • Корректор коэффициента мощности в сериях на 240 и 480 Вт
  • Коэффициент полезного действия до 92,5%
  • Типовой пусковой ток 35 А
  • Типовое время удержания на полной нагрузке: 16…60 мс
  • Регулировка выходного напряжения: 24…28 В
  • Защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения и перегрева
  • Электромагнитная совместимость по классу B
  • Рабочий диапазон температур от -20 до 70°C
  • Гарантия от производителя 3 года

Семейство EDR:

  • Серии по мощности: 75, 120 и 150 Вт
  • Коэффициент полезного действия до 87,5%
  • Типовой пусковой ток 35 А
  • Типовое время удержания на полной нагрузке: 16…60 мс
  • Регулировка выходного напряжения: 24…28 В
  • Защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения и перегрева
  • Электромагнитная совместимость по классу A
  • Рабочий диапазон температур от -20 до 60°C
  • Гарантия от производителя 2 года
  • Низкая стоимость

Семейство HDR:

  • Серии по мощности: 15, 30, 60, 100 и 150 Вт
  • Коэффициент полезного действия до 90,5%
  • Типовой пусковой ток: 45…70 А
  • Типовое время удержания на полной нагрузке 30 мс
  • Регулировка выходного напряжения: 21,6…29 В
  • Защиты от короткого замыкания, перегрузки и перенапряжения
  • Электромагнитная совместимость по классу B
  • Рабочий диапазон температур от -30 до 70°C
  • Гарантия от производителя 3 года
  • Форм-фактор Home Automation

Семейство MDR:

  • Серии по мощности: 10, 20, 40, 60 и 100 Вт
  • Корректор коэффициента мощности в серии на 100 Вт
  • Коэффициент полезного действия до 88%
  • Типовой пусковой ток: 40…70 А
  • Типовое время удержания на полной нагрузке в серии 10 Вт 120 мс, для остальных 50 мс
  • Регулировка выходного напряжения: 21,6…26,4 В (20 Вт), 24…30 В (40, 60 и 100 Вт)
  • Защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения
  • Защита от перегрева в серии на 100 Вт
  • Электромагнитная совместимость по классу B
  • Рабочий диапазон температур: -20…70°C (10, 20, 40 и 60 Вт), -10…60°C (100 Вт)
  • Гарантия от производителя 3 года
  • Низкое энергопотребление на холостом ходу: менее 1 Вт в серии на 100 Вт и менее 0,75 Вт для остальных

Семейство WDR:

  • Сверхширокий входной диапазон (одна или две фазы): 180…550 В
  • Серии по мощности: 60, 120, 240 и 480 Вт
  • Корректор коэффициента мощности в сериях на 240 и 480 Вт
  • Коэффициент полезного действия до 92%
  • Типовой пусковой ток: 30 … 50 А
  • Типовое время удержания на полной нагрузке в сериях на 240 и 480 Вт: 16…18 мс
  • Регулировка выходного напряжения: 24…29 В (60 и 120 Вт), 24…28 В (240 и 480 Вт)
  • Защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения и перегрева
  • Электромагнитная совместимость по классу B
  • Рабочий диапазон температур: -30…85°C (60 Вт), -25…70°C (120 Вт), -30…70°C (240 и 480 Вт)
  • Гарантия от производителя 3 года

Семейство TDR:

  • Сверхширокий входной диапазон (две или три фазы): 340…550 В
  • Серии по мощности: 240, 480 и 960 Вт
  • Корректор коэффициента мощности
  • Коэффициент полезного действия до 94%
  • Типовой пусковой ток: 50…60 А
  • Типовое время удержания на полной нагрузке: 20…40 мс (240 Вт), 20 мс (480 Вт), 12…14 мс (960 Вт)
  • Регулировка выходного напряжения: 24…28 В
  • Защиты от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения и перегрева
  • Встроенная схема ограничения выходного тока
  • Электромагнитная совместимость по классу B
  • Рабочий диапазон температур: -30…70°C
  • Гарантия от производителя 3 года

Специализированные источники бесперебойного питания со встроенным UPS-контроллером

Помимо этого, в линейке продукции MEAN WELL есть два семейства специализированных источников питания, предназначенных исключительно для систем бесперебойного электропитания – это DRC и DRS. Источники питания этих семейств отличаются тем, что уже имеют в своем составе встроенный UPS контроллер. Так же, как и все рассмотренные ранее приборы, представители этих семейств предназначены для установки на DIN-рейку.

Семейство DRC включает серии по мощности на 40, 60, 100 и 180 Вт. Каждая серия содержит две модели источников питания с номиналами выходных напряжений 13,8 и 27,6. Название приборов этой серии включает цифры, обозначающие номинальную выходную мощность и букву, соответствующую выходному напряжению. Структура названия источников питания семейства DRC представлена на рисунке 19.

Рис. 19. Структура названия источников питания семейства DRC

Рис. 19. Структура названия источников питания семейства DRC

Источники питания семейства DRC мощностью от 40 до 100 Вт выглядят так, как представлено на рисунке 20, и хотя внешний вид приборов на 180 Вт немного другой (рисунок 21), состав и назначение его органов коммутации, регулировки и индикации точно такие же.

Рис. 20. Внешний вид источника питания DRC-60В

Рис. 20. Внешний вид источника питания DRC-60В

Рис. 21. Внешний вид источника питания DRC-180A

Рис. 21. Внешний вид источника питания DRC-180A

На переднюю панель источников питания семейства DRC выведены:

  • внизу – две клеммы для подключения к первичной сети и земле;
  • вверху – контакты +V и –V для подключения нагрузки, Bat+ и Bat- для подключения аккумуляторной батареи и две пары контактов для вывода сигналов “AC OK” и “Bat. Low”;
  • в средней части – светодиодный индикатор и регулятор выходного напряжения.

Для того, чтобы на базе модуля семейства DRC создать полноценную систему бесперебойного питания, достаточно подключить к нему внешнюю аккумуляторную батарею. Схема подключения источника питания семейства DRC на примере модуля DRC-180A представлена на рисунке 22.

Рис. 22. Схема системы бесперебойного питания на базе модуля DRC-180A

Рис. 22. Схема системы бесперебойного питания на базе модуля DRC-180A

Алгоритм работы модуля DRC точно такой же, как и в рассмотренных ранее системах бесперебойного питания с аккумуляторной батареей. Пока электроэнергия поступает из сети – модуль работает как обычный AC/DC-конвертер, питая нагрузку, но при этом специальная внутренняя схема по отдельному каналу отслеживает и поддерживает заряд аккумулятора на заданном уровне, а когда сетевое питание прерывается – накопленная в батарее энергия используется для питания нагрузки. Светодиод на передней панели (“DC OK”) индицирует наличие постоянного напряжения на выходе источника питания. Сигнал “AC OK”, соответственно, индицирует наличие переменного напряжения на входе, а “Bat. Low” – сигнализирует о том, что батарея разряжена (то есть, напряжение опустилось ниже допустимого уровня). Номинальное напряжение аккумуляторной батареи, величина тока зарядки и пределы регулировки выходного напряжения определяются суффиксом в названии модуля.  Данные характеристики представлены в таблице 9.

Таблица 9. Параметры выходного напряжения и аккумуляторной батареи в зависимости от суффикса в названии модуля DRC

Параметр Суффикс в названии модуля DRC
A B
Номинальное выходное напряжение, В 13,8 27,6
Диапазон регулировки выходного напряжения, В 12…15 24…29
Номинальное напряжение аккумуляторной батареи, В 12 24
Порог срабатывания сигнала “Bat. Low”, В 11 22
Зарядный ток аккумуляторной батареи, А 4 2

Основные технические и эксплуатационные характеристики источников питания семейства DRC по сериям представлены в таблице 10.

Таблица 10. Основные технические и эксплуатационные характеристики источников питания семейства DRC

Параметр Номинальная выходная мощность, Вт
40 60 100 180
Диапазон входных напряжений, В 90…264
Типовой пусковой ток на холодном старте, А 60 70
Типовое время удержания при полной нагрузке, мс 50 20
Типовой коэффициент полезного действия, % 86…87 86…88 87…89 88…90
Коэффициент коррекции мощности, не менее 0,95
Диапазон рабочих температур, °C -30…+70 -20…+70
Среднее время наработки на отказ по стандарту Telcordia SR-332, ч 2496200 1854100 1820400 1536300
Среднее время наработки на отказ по стандарту MIL-HDBK-217F, ч 536600 504100 410100 245600
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 40х90х100 55х90х100 63х125,2х115

Второе семейство источников питания со встроенным UPS контроллером – DRS – отличается большими мощностями, другим набором выходных напряжений и рядом функциональных особенностей. Это семейство содержит только две серии мощностью на 240 и 480 Вт. Линейка выходных напряжений для 240-ваттной серии включает четыре номинала – 12, 24, 36 и 48 В, а в серии на 480 Вт – 24, 36 и 48 В. Внешний вид 480-ваттного модуля представлен на рисунке 23 (модуль на 240 Вт выглядит примерно так же).

Рис. 23. Внешний вид источника питания на 480 Вт семейства DRS

Рис. 23. Внешний вид источника питания на 480 Вт семейства DRS

Название источников питания семейства включает номинальную выходную мощность, номинальное напряжение на выходе и опционально суффикс CAN, который свидетельствует, что модуль поддерживает интерфейс CANBus (по умолчанию – MODBus). Структура наименования источников питания семейства DRS представлена на рисунке 24.

Рис. 24. Структура наименования источников питания семейства DRS

Рис. 24. Структура наименования источников питания семейства DRS

Изучение функциональных возможностей модулей семейства DRS лучше всего начать с рассмотрения передней панели, куда выведены входные и выходные шины питания, цепи подключения аккумуляторной батареи, а также всевозможные интерфейсы, индикаторы, регуляторы и переключатели. Только разобравшись в назначении всех этих органов коммутации, индикации и управления, можно составить более или менее полное представление о функциональных возможностях прибора. В качестве примера рассмотрим переднюю панель модуля DRS-480-24, представленную на рисунке 25 (панели всех других модулей семейства DRS выглядят и устроены аналогичным образом).

Рис. 25. Передняя панель источника питания DRS-480-24

Рис. 25. Передняя панель источника питания DRS-480-24

В нижней части передней панели расположены два разъема – правый предназначен для подключения к первичной сети (клеммы N и L) и к заземлению, а левый, как свидетельствуют названия контактов (BAT+ и BAT-), служит для подключения аккумуляторной батареи. Вверху слева расположен разъем, куда выведены выходные шины источника питания (помеченные как +V и -V), а справа в том же ряду – разъем, на который заведены контакты сигнальной системы. Как показано на рисунке 25, каждому из четырех сигналов соответствует группа из трех контактов, которая может находиться в одном из двух положений в зависимости от того, с каким из контактов (крайним левым или центральным) замкнут крайний правый контакт. С помощью комбинаций этих сигналов модуль информирует внешнюю систему контроля и управления о своем состоянии. В таблице 11 представлены различные характеристики состояния модуля и соответствующие им статусы пар сигнальных контактов (обозначенные словами «замкнуты» и «открыты»). Используемые в таблице термины означают следующее:

  • AC Fail – пропадание сетевого напряжения;
  • DC OK – напряжение на выходе источника питания в норме;
  • Battery low – аккумуляторная батарея разряжена;
  • Charger fail – встроенное зарядное устройство вышло из строя;
  • AC Only – источник питания может работать только от сетевого напряжения, питание от батареи невозможно (она разряжена или неисправна);
  • AC + BAT. – источник питания может функционировать в обоих режимах (питание как от сети, так и от батареи);
  • BAT. Only – источник питания может работать только от батареи, питание от сети невозможно;
  • Low BAT. – батарея разряжена или неисправна;

Таблица 11. Характеристики состояния источника питания семейства DRS

Характеристика
состояния модуля
AC Fail DC OK Battery low Charger fail
2 – 3 1 – 3 5 – 6 4 – 6 8 – 9 7 – 9 11 – 12 10 – 12
AC Only замкнуты открыты замкнуты открыты открыты замкнуты
AC + BAT. замкнуты открыты замкнуты открыты замкнуты открыты
BAT. Only открыты замкнуты замкнуты открыты замкнуты открыты
Low BAT. замкнуты
Charger Fail открыты замкнуты

Также состояние модуля можно оценить непосредственно по индикации на передней панели. В таблице 12 представлены различные сигналы индикаторов “DC OK”, “AC Fail” и “Status”, а также ситуации или причины, инициировавшие данные сигналы.

Таблица 12. Индикация состояния источников питания семейства DRS

Индикатор Cветодиод Ситуация или причина
DC OK Не светит Выходное постоянное напряжение отсутствует или менее 90% от номинала
Постоянно светит зеленым Выходное постоянное напряжение больше или равно 90% от номинала
AC Fail Постоянно светит красным Сетевое переменное напряжение отсутствует или намного ниже нормы
Не светит Сетевое переменное напряжение в пределах нормы
Status Постоянно светит зеленым Аккумуляторная батарея полностью заряжена
Постоянно светит оранжевым Аккумуляторная батарея находится в процессе зарядки
Мигнул один раз оранжевым + пауза Аккумуляторная батарея находится в процессе разрядки
Мигнул один раз красным + пауза Встроенное зарядное устройство вышло из строя
Два мигания красным + пауза Перенапряжение аккумуляторной батареи или переполюсовка
Три мигания красным + пауза Аккумуляторная батарея полностью разряжена или отсутствует
Четыре мигания красным + пауза Тайм-аут из-за перегрузки по разрядному току батареи
Пять миганий красным + пауза Перегрузка по току или короткое замыкание на выходе источника питания
Шесть миганий красным + пауза Перегрев в схеме источника питания
Семь миганий красным + пауза Тайм-аут

В левой нижней части передней панели расположен регулятор с пометкой “Charging Current Adj.”, а сразу под ним – DIP-переключатель. С помощью регулятора можно установить нужный зарядный ток аккумуляторной батареи, а с помощью переключателя – задать правильный профиль зарядки в соответствии с типом аккумуляторной батареи (свинцово-кислотной, литий-ионной или какой-либо из их разновидностей). В технической документации приводятся подробные сведения по данному вопросу, представлены встроенные профили, кривые заряда и так далее. Если стандартные встроенные профили не устраивают пользователя, он может запрограммировать свой собственный, возможности для этого имеются.

Но скорее всего пользователя данных приборов больше будут интересовать вопросы, связанные с разрядом, а не зарядом аккумуляторных батарей. Проще говоря, любого пользователя системы бесперебойного питания в первую очередь  интересует, сколько времени данная система сможет обеспечивать питание нагрузки в отсутствие электроэнергии в первичной сети, то есть время автономной работы. Примерные (типовые) значения времени автономной работы в зависимости от тока нагрузки и емкости аккумуляторной батареи приведены в таблице 13.

Таблица 13. Типовые значения времени автономной работы системы бесперебойного питания на базе источников питания семейства DRS

Ток
нагрузки, А
Емкость аккумуляторной батареи, А·ч
10 20 50 100 200
1,5 350 мин 13 ч 33 ч 67 ч 133 ч
3 125 мин 350 мин 17 ч 33 ч 67 ч
5 60 мин 180 мин 600 мин 20 ч 40 ч
7,5 35 мин 90 мин 350 мин 13 ч 27 ч
10 23 мин 60 мин 240 мин 10 ч 20 ч
15 13 мин 35 мин 125 мин 350 мин 13 ч

Основные технические и эксплуатационные характеристики источников питания серии DRS-240 приведены в таблице 14, а для серии DRS-480 – в таблице 15.

Таблица 14. Основные технические и эксплуатационные характеристики источников питания серии DRS-240

Параметр DRS-240-12 DRS-240-24 DRS-240-36 DRS-240-48
Диапазон входных напряжений, В 90 … 305
Выходное постоянное напряжение, В 12 24 36 48
Максимальный выходной ток, А 20 10 6,6 5
Максимальный ток заряда батареи, А 15,4 7,7 5,1 3,85
Рекомендуемая емкость батареи, А·ч 20 … 200 10 … 100 6,6 … 66 5 … 50
Типовое время удержания на полной нагрузке, мс 16
Коэффициент коррекции мощности, не менее 0,95
Типовой коэффициент полезного действия, % 90 92
Типовой пусковой ток, А 60
Порог срабатывания сигнала
“BATTERY LOW”, В
11 ± 0,2 22 ± 0,3 33 ± 0,4 44 ± 0,5
Пределы регулировки зарядного тока батареи, % от максимума 20 … 100
Диапазон рабочих температур, °C -30 … +70
Среднее время наработки на отказ
по стандарту Telcordia SR-332, ч
564700
Среднее время наработки на отказ
по стандарту MIL-HDBK-217F, ч
73300
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 85,5 х 125,2 х 129,2
Гарантия от производителя, г 3

Таблица 15. Основные технические и эксплуатационные характеристики источников питания серии DRS-480

Параметр DRS-480-24 DRS-480-36 DRS-480-48
Диапазон входных напряжений, В 90 … 305
Выходное постоянное напряжение, В 24 36 48
Максимальный выходной ток, А 20 13,3 10
Максимальный ток заряда батареи, А 15,4 10,2 7,7
Рекомендуемая емкость батареи, А·ч 20 … 200 13 … 133 10 … 100
Типовое время удержания на полной нагрузке, мс 16
Коэффициент коррекции мощности, не менее 0,95
Типовой коэффициент полезного действия, % 92,2 93,5
Типовой пусковой ток, А 60
Порог срабатывания сигнала “BATTERY LOW”, В 22 ± 0,3 33 ± 0,4 44 ± 0,5
Пределы регулировки зарядного тока батареи,
% от максимума
20 … 100
Диапазон рабочих температур, °C 30 … 70
Среднее время наработки на отказ по стандарту Telcordia SR-332, ч 556600
Среднее время наработки на отказ по стандарту MIL-HDBK-217F, ч 74500
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 110 х 125,2 х 150,7
Гарантия от производителя, г 3

Расширение линейки выходных напряжений низковольтной системы бесперебойного питания

Все рассмотренные выше низковольтные системы бесперебойного питания вырабатывают только одно напряжение на выходе, в то время как потребителю обычно требуется несколько. Создавать несколько отдельных бесперебойных систем на каждое напряжение нерационально. Лучше в этом случае использовать DC/DC-преобразователи с нужными выходными напряжениями и подключать их к выходу бесперебойной системы. Кроме того, эти дополнительные DC/DC-преобразователи могут обладать такими дополнительными возможностями или характеристиками, которых нет у источника питания на выходе бесперебойника. Например, достаточно часто на практике используются электрические приборы, которые вызывают кратковременный бросок тока на выходе источника питания только в момент включения, а в рабочем режиме потребляют относительно небольшой ток. Применять в данном случае источники питания более высокой мощности, чтобы только лишь отработать эти кратковременные скачки мощности, нецелесообразно. Лучше в этом случае использовать источники питания с высокой перегрузочной способностью, которые могут справиться с кратковременными перегрузками по выходу без использования схем защиты.

Рассмотрим вкратце одно из семейств DC/DC-преобразователей в форм-факторе на DIN-рейку, которое хорошо зарекомендовало себя на практике – надежное, с превосходными характеристиками семейство DDR. К общим ключевым характеристикам этого семейства можно отнести: широкий диапазон мощностей, высокую перегрузочную способность, повышенное напряжение изоляции, расширенный диапазон рабочих температур, компактное исполнение, регулируемое выходное напряжение, дистанционное включение и выключение, наличие сигнала “DC OK” и высокую надежность. Семейство подразделяется на серии по мощностям – 15, 30, 60, 120, 240 и 480 Вт. Каждая из серий, в свою очередь, делится на подгруппы по диапазонам входных напряжений, а затем – по выходным напряжениям. Все это отражено в названиях приборов. Структура наименования источника питания семейства DDR представлена на рисунке 26.

Рис. 26. Структура наименования источников питания семейства DDR

Рис. 26. Структура наименования источников питания семейства DDR

Буква в названии соответствует определенному диапазону входных напряжений:

  • A: 9…18 В
  • B: 16,8…33,6 В
  • C: 33,6…67,2 В
  • D: 67,2…154 В
  • G: 9…36 В
  • L: 18…75 В

Линейка выходных напряжений источников питания в составе серий представлена в таблице 16.

Таблица 16. Выходные напряжения источников питания в составе серий семейства DDR

Серия Номиналы выходных напряжений, В
DDR-15 3,3, 5, 12, 15, 24
DDR-30 5, 12, 15, 24
DDR-60 5, 12, 15, 24
DDR-120 12, 24, 48
DDR-240 24, 48
DDR-480 12, 24, 48

На рисунке 27 показан внешний вид самого мощного представителя семейства – источника питания серии DDR-480.

Рис. 27. Внешний вид источника питания серии DDR-480

Рис. 27. Внешний вид источника питания серии DDR-480

В данном обзоре представлены лишь ключевые параметры продукции MEAN WELL. Перечисление абсолютно всех характеристик этих приборов увеличило бы объем статьи и затруднило бы восприятие материала. Тем не менее, хотелось бы обратить внимание читателя на некоторые ключевые характеристики продукции MEAN WELL, благодаря которым эта компания занимает самые высокие позиции в рейтинге ведущих мировых производителей источников питания. В первую очередь это – высочайшие показатели качества и надежности. Вся продукция MEAN WELL проходит тщательное тестирование. Каждый прибор подвергается испытаниям на надежность. Недаром в перечне параметров буквально для всех изделий непременно присутствует такая характеристика, как среднее время наработки на отказ, которая к тому же измеряется в соответствии с критериями двух стандартов, в том числе и военного. Во-вторых, вся продукция MEAN WELL строго соответствует всем международным стандартам в плане электробезопасности, электромагнитной совместимости и т.д. При всем этом цены на продукцию MEAN WELL остаются вполне приемлемыми. И, что немаловажно, в наше время, когда многие иностранные производители по политическим соображениям прекратили поставки своей продукции в Россию, MEAN WELL по-прежнему остается надежным поставщиком российского рынка.

•••

Наши информационные каналы

О компании MEAN WELL

Компания MEAN WELL Enterprises Co., Ltd. основана в 1982 году. В настоящее время MEAN WELL является одним из ведущих и крупнейших тайваньских производителей источников питания. Номенклатура изделий фирмы включает более 5000 наименований источников питания AC/DC, конверторов DC/DC и инверторов DC/AC, производимых на заводах в КНР и на Тайване. Продукция компании характеризуется высоким качеством, конкурентоспособными ценами и широтой номенклатуры. Особенно хорошо представлена номенклатура исто ...читать далее

Товары
Наименование
DUPS20 (MW)
DUPS40 (MW)
DBUF40-24 (MW)
DBUF20-24 (MW)
DBUF20/40 (MW)
ICL-16L (MW)
ICL-28R (MW)
ICL-28L (MW)
DR-UPS40 (MW)
SDR-480P-48 (MW)
SDR-75-12 (MW)
SDR-240-48 (MW)
NDR-75-12 (MW)
NDR-120-12 (MW)
NDR-240-48 (MW)
EDR-120-12 (MW)
EDR-75-12 (MW)
EDR-120-24 (MW)
HDR-15-15 (MW)
HDR-60-48 (MW)