От базовых до специальных: ИП MORNSUN для промышленных и инфраструктурных приложений

13 декабря 2023

Константин Кузьминов (г. Заполярный)

Более чем два десятилетия опыта разработок и производства позволяют компании MORNSUN создавать огромное число моделей источники питания, среди которых можно подобрать оптимальный вариант под любую задачу, в том числе для промышленных, технологических и инфраструктурных приложений. Для них лучшим решением будут ИП LM, LM/R2 LMF и LMF/UH в кожухе с установкой на шасси.

Промышленное и технологическое оборудование, а также приложения гражданской инфраструктуры требуют определенных источников питания (ИП). Выбор зависит от выполняемых задач, условий эксплуатации и требований к надежности. Это ставит перед разработчиком задачу по подбору ИП, отвечающего техническим требованиям приложения и имеющего приемлемую стоимость. Компания MORNSUN, являющаяся одним из мировых лидеров в производстве AC/DC-преобразователей, предлагает множество семейств источников питания, в том числе варианты популярной конструкции в кожухе для крепления на шасси. Имея большой опыт в производстве преобразователей электроэнергии, MORNSUN обеспечивает своей продукции отличные технические параметры и невысокую стоимость относительно аналогичных моделей других производителей. Стремясь к повышению надежности источников питания, компания ввела и зарегистрировала собственную концепцию 305RAC: Reliable under All Conditions переводится как «Надежность в любых условиях», а число 30 обозначает верхнюю границу входного напряжения. При этом, в отличие от других ИП, которые способны выдерживать перенапряжение на входе в течение короткого времени, для преобразователей, выполненных в соответствии с концепцией 305RAC, входной диапазон 85…305 В AC является рабочим.

Концепция 305RAC гарантирует устойчивость ИП к колебаниям температуры и влажности, соответствие требованиям к уровню электромагнитного излучения (выше стандарта класса B), работоспособность в расширенном диапазоне температур (-40…80°C) и позволяет эксплуатацию в таких условиях, как:

• короткие перегрузки по напряжению, возникающие в результате грозовых разрядов или работы мощного промышленного оборудования;
• нестабильное входное напряжение в нагруженных городских сетях и слабых сетях сельской местности при массовом снятии нагрузки (например, в ночное время);
• работа с нестабильным напряжением (например, в дизельных, ветряных и прочих генераторах);
• сети с различным номинальным напряжением, составляющим 100/110/130/220/230/240/277 В;
• электромагнитные помехи и перенапряжения при грозовых разрядах;
• высота до 5 км;
• условия, близкие к «точке росы» при различных значениях температуры, влажности и давления.

Количество тестов, которым подвергается источник питания 305RAC, впечатляющее [1]. Компания MORNSUN применяет концепцию 305RAC к ИП различных семейств, в том числе LM(F), модели которого будут рассмотрены далее.

Источники питания LM

Семейство AC/DC-преобразователей LM очень огромно и способно удовлетворить требования к питанию большинства приложений, которым нужен ИП в кожухе с установкой на шасси. Его можно разделить на несколько групп:

• LM первого поколения имеет выходную мощность в диапазоне 15…600 Вт и различные параметры по входному напряжению, напряжению изоляции между входом и выходом, диапазону рабочих температур;
• LM/R2 – второе поколение мощность 35…350 Вт, соответствующее концепции 305RAC;
• LMF имеет встроенный корректор мощности, соответствует 305RAC, некоторые модели имеют коммуникационный интерфейс;
• ИП LMF/UH предназначены для особо сложных условий, имеют полугерметичный корпус, встроенный корректор мощности и соответствуют 305RAC.

Для ориентирования в многообразии источников питания семейства LM можно воспользоваться расшифровкой наименования, показанной на рисунке 1.

Рис. 1. Расшифровка наименования ИП семейства LM(F)

Диапазон входного напряжения в расшифровке наименования указан не совсем точно: как будет указано в таблицах далее, он, в зависимости от конкретной модели, может в небольшой степени отличаться. В конце наименования могут присутствовать и другие дополнительные символы, обозначающие какие-либо конструкционные особенности или опции. Например, суффикс «C» означает наличие защитной крышки, закрывающей клеммную колодку, «Q» – защитное покрытие, «UART» или «485» – коммуникационные интерфейсы. Некоторые обозначения не всегда возможно трактовать однозначно, поскольку документация их не расшифровывает. В этом случае рекомендуем обратиться к менеджерам КОМПЭЛ, которые помогут разобраться, а также проконсультируют по вопросам эксплуатации.

Все источники питания семейства LM(F) имеют крайне малое потребление на холостом ходу (менее 0,5…5 Вт, в зависимости от номинальной выходной мощности), комплекс защит от аварийных ситуаций (перегрева, перенапряжения и перегрузки на выходе, короткого замыкания), возможность подстройки выходного напряжения в некоторых пределах, указанных в таблице 1 (некоторые модели могут иметь незначительное отклонение от указанных данных). Преобразователь LM600-12B30-ZYD отличается от остальных: номинальное выходное напряжение 30 В может регулироваться значительно шире – в диапазоне 9,6…48,0 В, при этом данная регулировка может быть выполнена внешним управлением аналоговым сигналом.

Таблица 1. Диапазоны коррекции выходного напряжения ИП семейства LM(F)

Базовые источники питания LM первого поколения 

Многие приложения работают в достаточно комфортных условиях эксплуатации или же защита от неблагоприятных факторов делается комплексно, какими-либо сторонними методами, без предъявления к источнику питания таких индивидуальных требований, как широкие диапазоны температуры и входного напряжения. В этом случае экономически целесообразно выбрать один из ИП, перечисленных в таблице 2.

Примечание. В этой и других таблицах перечислены все существующие варианты выходного напряжения, однако в различных группах стандартов UL/EN/BIS/BS/CCC/IEC какие-либо варианты могут отсутствовать. Базовые ИП LM – надежные преобразователи, обладающие, как и более специализированные модели семейства, комплексом защит, средним MBTF (временем наработки на отказ) более 300 тысяч часов и способностью работать на высотах до 5000 м над уровнем моря. Но менее жесткие требования к температуре эксплуатации и входному напряжению, а также использование моделей с меньшим значением изоляции позволяют снизить стоимость приложения за счет меньшей цены ИП.

Таблица 2. ИП семейства LM первого поколения

В зависимости от мощности, источники питания могут иметь естественное (пассивное) охлаждение через перфорацию кожуха (рисунок 2), как правило, это ИП мощностью до 200 Вт включительно, или принудительное (активное) охлаждение при помощи встроенного вентилятора.

Рис. 2. ИП семейства LM первого поколения мощностью 15…200 Вт с естественным охлаждением

Некоторые электрические характеристики преобразователей с пассивным охлаждением разделены в таблице 3 на группы по значениям выходной мощности. Здесь и далее диапазоны КПД преобразования, шумов и пульсаций выходного напряжения и емкостной нагрузки указаны для всех вариантов выходного напряжения в направлении от его меньшего значения к большему (точное соответствие некоторых параметров различным вариантам выходного напряжения описано в статье «Источники питания Mornsun семейства LM(F) – универсальность применений при неизменно высоком качестве»). Потребление тока указано при напряжении 230 В.

Таблица 3. Характеристики ИП семейства LM первого поколения с естественным охлаждением

Повышение мощности, начиная с 350 Вт, требует изменения системы охлаждения. В семействе LM базовые ИП, характеристики которых приведены в таблице 4, используют активную систему охлаждения с помощью встроенного вентилятора (рисунок 3).

Рис. 3. ИП семейства LM первого поколения мощностью 350…600 Вт с принудительным охлаждением

Таблица 4. Характеристики ИП семейства LM первого поколения с охлаждением за счет встроенного вентилятора

Источники питания LM/R2 второго поколения

Усложнение требований к источникам питания привело к разработке серий преобразователей второго поколения. Они маркируются дополнительными символами «R2». ИП этого поколения (таблица 5) обладают улучшенным КПД преобразования и уменьшенными (относительно базовых ИП первого поколения) массогабаритными характеристиками. Часть из них, например, LMxx-23BxxR2, соответствует концепции 305RAC, то есть, имеет диапазон входного напряжения переменного тока 85…305 В и расширенный до -40…85 диапазон температур эксплуатации.

Таблица 5. ИП семейства LM/R2 второго поколения

Источники питания второго поколения также, как и первого, имеют два варианта охлаждения: пассивным (рисунок 4) и активным (рисунок 5) способами. Основные характеристики преобразователей с выходной мощностью 35…200 Вт и естественным охлаждением приведены в таблице 6.

Таблица 6. Характеристики ИП семейства LM/R2 второго поколения с естественным охлаждением

Рис. 4. ИП семейства LM/R2 второго поколения мощностью 35…200 Вт с естественным охлаждением

Рис. 5. ИП семейства LM второго поколения мощностью 350 Вт с принудительным охлаждением

Второе поколение семейства LM на момент написание статьи состоит только из двух серий преобразователей мощностью более 200 Вт, требующих активного охлаждения вентилятором: LM350-20BxxR2 и LM350-12BxxR2. Как следует из таблицы 7, основное различие этих серий заключается в требованиях к параметрам входного напряжения. LM350-20BxxR2 имеет переключатель диапазонов входного напряжения, позволяющий вручную выбрать режим «90…132 В» или «180…264 В».

Таблица 7. Характеристики ИП семейства LM/R2 второго поколения с охлаждением посредством встроенного вентилятора

LMF – ИП со встроенным корректором коэффициента мощности 

Активный корректор коэффициента мощности (ККМ, APFC) обеспечивает значение коэффициента мощности в районе единицы, что делает более экономичной эксплуатацию электросетей, снижает уровень высокочастотных помех на выходе и меньше влияет на синусоидальную форму входного напряжения. Как видно из таблицы 8, в которой представлены ИП семейства LMF, мощность преобразователей с ККМ начинается с 75 Вт. Данные источники питания обладают и рядом других характерных особенностей, отличных от базового семейства LM и позволяющих существенно расширить сферу применения:

• ИП выходной мощностью от 600 Вт и более имеют дополнительный источник питания напряжением 5 В;
• основное предназначение LMF750-12B36x-F-xx – питание для аварийного освещения;
• LMF1000-20Bxx и LMF1500-20Bxx поддерживают параллельное соединение между собой по схеме «3 + 1» с распределением нагрузки;
• серии мощностью 750, 1000 и 1500 Вт можно применять в медицинском оборудовании (уровень изоляции соответствует 2xMOPP/1xMOPP);
• преобразователи LMF, за исключением серий LMF200 и LMF320, имеют дистанционное управление «вкл-выкл»;
• серии мощностью 600 Вт и более способны компенсировать падение напряжения на проводах (есть отдельный измерительный вход), а также имеют выход состояния «DC_OK».

Таблица 8. ИП семейства LMF со встроенным ККМ

В отличие от серий, описанных выше, в LMF присутствует источник питания мощностью 200 Вт с выходным напряжением 5 В, которому требуется принудительное охлаждение. Остальные преобразователи с выходной мощностью 75…200 Вт используют естественное охлаждение через перфорацию корпуса (рисунок 6). Их характеристики приведены в таблице 9.

Рис. 6. Внешний вид ИП LMF75-23Bxx

Таблица 9. Характеристики ИП семейства LMF с пассивным охлаждением

Параметры мощных источников питания семейства LMF с принудительной системой охлаждения приведены в таблице 10. Как показано на рисунке 7, самым мощным ИП (1000 и 1500 Вт) для эффективного охлаждения требуются два вентилятора.

Рис. 7. Внешний вид ИП LMF1500-20Bxx

Таблица 10. Характеристики ИП семейства LMF со встроенным вентилятором

В таблице 11 указаны два варианта преобразователей серии LMF750-12B36xF, заслуживающих отдельного упоминания, поскольку их применение – аварийное освещение 36 В – специфично. Безопасные, надежные, имеющие хорошие характеристиками ЭМС и соответствующие стандарту GB17945 преобразователи этой серии используются в централизованных системах управления с коммуникационными интерфейсами UART или RS-485. Благодаря встроенной системе резервирования с помощью аккумуляторных батарей эти ИП фактически являются источниками бесперебойного питания для аварийного освещения и систем индикации эвакуации. Диапазон входных напряжений находится в пределах 180…264 В AC, защита от перенапряжения допускает всплеск до 380 В. Диапазон температур эксплуатации составляет -20…55°C.

Таблица 11. ИП семейства LMF со встроенными корректором мощности, коммуникационным интерфейсом и системой резервирования

LMF/UH – ИП для работы в самых сложных условиях

В увеличенной области, показанной справа на рисунке 8, видно, что печатная плата и часть компонентов источника питания LMF750-23BxxUH(-C) залиты черным компаундом. Корпус представляет собой удлиненную конструкцию из металлических монолитного U-образного профиля и перфорированной крышки. Таким конструктивом отличаются все ИП MF/UH. Такое исполнение преследует несколько целей:

• обеспечить частичную герметичность конструкции и, как следствие, высокую стойкость к неблагоприятным воздействиям внешней среды;
• создать естественное воздушное и кондуктивное охлаждение (рекомендуется установка на алюминиевый квадратный лист толщиной 3 мм со сторонами 300…450 мм, в зависимости от мощности ИП).

Отсутствие вентилятора у всех преобразователей LMF/UH повышает их надежность, поскольку вентилятор является самым нестабильным компонентом источника питания, и минимизирует необходимость обслуживания, что также немаловажно, поскольку ИП этой серии предназначены для сложных условий. Кроме того, семейство LMF/UH подходит и для применения в помещениях, где нужны мощные, но бесшумные источники питания со встроенным ККМ и высоким КПД. В таблице 12 перечислены возможные варианты ИП LMF/UH.

Таблица 12. ИП семейства LMF/UH со встроенным корректором мощности для особых условий эксплуатации

Рис. 8. Внешний вид ИП LMF750-23BxxUH(-C)

Помимо параметров, приведенных в таблице 13, источники питания семейства LMF/UH обладают важной особенностью: они способны в течение одной секунды выдержать перегрузку по току до 150%.

Таблица 13. Характеристики ИП семейства LMF/UH

Более чем двухдесятилетний опыт разработки и производства источников питания позволил компании MORNSUN создать наиболее востребованную линейку продукции, воплотив в ней высокие параметры при приемлемой стоимости. Источники питания этого производителя отличаются надежностью: на большинство из них компания устанавливает гарантийный срок эксплуатации 3 года, а на отдельные модели – 5 лет. Из широкого ряда вариантов можно выбрать оптимально подходящий для любого решения. ИП MORNSUN составляют серьезную конкуренцию аналогичной продукции других известных производителей, особенно в сложившихся экономических условиях. Ответственность, с которой MORNSUN производит поставки своей продукции, позволяет минимизировать риски по оснащению источниками питания как новых, так и уже существующих приложений. Более подробную информацию о заказе и поставках ИП MORNSUN можно получить, обратившись к сотрудникам компании КОМПЭЛ.

Дополнительные материалы

1. Семейство AC/DC-преобразователей 305RAC со входом 305 В от Mornsun – надежность при любых условиях
2. Источники питания Mornsun семейства LM(F) – универсальность применений при неизменно высоком качестве