Новая серия LOP от MEAN WELL: применяем критерии выбора открытого ИП на практике

позавчера

Константин Кузьминов (г. Заполярный)

Выбирая источник питания в открытом исполнении, нужно учесть такие параметры, как форм-фактор, мощность, перегрузочная способность, ЭМС, изоляция и температурный режим. Разнообразие модельного ряда новой серии LOP производства MEAN WELL позволяет подобрать решение для большинства задач в диапазоне 200…600 Вт – от разработки новых проектов до модернизации и сервисной замены ИИП.

В номенклатуре импульсных источников питания (ИИП) тайваньской компании MEAN WELL представлены более 7000 моделей мощностью от единиц до десятков тысяч ватт, которые отличаются характеристиками, конструкцией и назначением, а также соответствием различным международным стандартам и нормативам. Унификация изделий позволяет производителям, в частности MEAN WELL, предлагать стандартные и взаимозаменяемые решения как внутри своего ассортимента, так и среди продукции других компаний. Это также упрощает выбор решения для нового проекта, модернизации существующего или замены ИИП в оборудовании.

Несмотря на то, что импульсные источники питания характеризуются большим набором технических параметров, в подавляющем большинстве случаев достаточно определить несколько критериев, чтобы сузить область поиска до приемлемой. Порядок критериев должен соответствовать их важности для решения какой-либо определенной задачи, в данной статье они будут перечислены произвольно.

Форм-фактор

Этот критерий выбора вряд ли может являться ключевым, если только основным требованием к источнику питания не является внешнее исполнение в корпусе с вилкой или сетевым шнуром. В остальных случаях разработчику доступна значительная гибкость, поскольку компания MEAN WELL предлагает не только схожие по характеристикам и различающиеся по конструкции модели, но варианты их исполнения внутри одной серии. Для наглядности обратимся к спецификациям источников питания LOP в открытом исполнении (рисунок 1).

Рис. 1. Источники питания открытого исполнения серии LOP с различной мощностью: а) 200 Вт; б) 500 Вт

Как показано на рисунке 1, ИИП открытого исполнения не имеет какого-либо защитного кожуха (перфорированная металлическая пластина является радиатором полупроводниковых компонентов и может отсутствовать у других моделей). Это делает источник питания легче по весу и дешевле, что положительно сказывается на массогабаритных характеристиках и стоимости конечного изделия. Кроме того, отсутствие корпуса позволяет изготовить печатную плату любой формы. Например, оборудование имеет круглый корпус или крайне желательно расположить ИП в оставшемся месте, а оно имеет угловую форму. Но заказные варианты увеличивают стоимость, время производства, а также усложняют последующие модернизацию и обслуживание. Поэтому сложились определенные стандарты типоразмеров открытого исполнения, которые указываются в дюймах: 3×2″, 4×2″, 5×3″, 6×3″ и другие. Существуют и дробные значения, например, у серии PSC-35 это 3,3×2″, а у EPS-15 – 2,5×1,8″.

Расположение крепежных отверстий также стандартно. Высота источника питания может быть разной, но, как правило, миниатюризация из-за прогресса в компонентах позволяет изготавливать новые модели меньшей высоты при той же или даже большей мощности.

В результате стандартизации габаритов появляется больше шансов избежать значительных трат времени и средств для модернизации проектов под новые требования или замены вышедшего из строя источника питания. Рассмотрим это подробнее на примере новой серии LOP, разработанной с учетом такой возможности.

Следует отметить, что для ИП некоторых серий открытого исполнения может опционально предлагаться перфорированный или цельный кожух. 

Выходные мощность и напряжение

Пожалуй, эти характеристики – первоочередные для любого оборудования, так как от них зависит способность ИИП обеспечить оборудование необходимым питанием. И только мощностью разработчик может более-менее свободно оперировать: в сторону повышения и с риском увеличения габаритов и стоимости. При выборе источника питания следует учитывать, что его заявленная мощность может быть ограничена пределами диапазонов допустимых температур и входного напряжения, а также отсутствием активного охлаждения (рисунки 2 и 3). 

Перегрузочная способность

Некоторые типы устройств при включении потребляют повышенный ток, например, электродвигатели и другая электромеханика или значительная емкостная нагрузка. Использование источника питания с выходной мощностью, равной импульсной, может оказаться не совсем оптимальным решением. Предпочтительнее применить ИИП, номинальная мощность которого достаточна для обеспечения рабочего режима, а для запуска может быть повышена в течение короткого времени без срабатывания защитных функций. 

Шумы и пульсации

Это важно для прецизионных устройств и участков схем. Минимизация этих факторов решается локально, а не посредством рассматриваемых источников питания. Размах шума и пульсаций в современных ИИП крайне мал и обычно увеличивается пропорционально росту напряжения и мощности, например, 80 мВ для выходного напряжения 3,3 В и 250 мВ для 54 В. Вряд ли работа оборудования, которое использовало источник питания со значением шума 100 мВ, существенно изменится с новым ИИП со 120 мВ. 

Диапазон и тип входного напряжения

В отличие от предыдущего, этот критерий выбора – не столь важный для российских сетей, так как практически все однофазные ИИП будут работать при входном напряжении 230 В. Существующие широкие варианты диапазонов входного напряжения, например, 80…264 или 90…305 В – результат универсальности для применения источников питания во всем мире, в том числе в тех странах, где существуют несколько типов сетей. Любопытно, что верхнее значение 305 В – это промышленная сеть 277 В в США +10%.

Обратной стороной такой универсальности является снижение выходной мощности при пониженном напряжении (рисунок 2), это может быть критичным, если оборудование планируется экспортировать в страны со стандартами сети 120 В и менее (с учетом возможного отклонения фактического значения в меньшую сторону).

Рис. 2. Зависимость мощности от входного напряжения для LOP-200

В редких случаях требуется подключение источника питания к сети постоянного тока. Несмотря на то, что классический AC/DC-преобразователь способен работать и как DC/DC, следует учитывать, что производители заявляют подобную возможность не для всех моделей, а также указывают полярность подключения. 

Пусковой ток

Чем ниже пусковой ток, тем меньше создаваемые паразитные искажения в сети и риск срабатывания защитных систем при включении источника питания (особенно при одновременном запуске нескольких устройств), однако модели с крайне малым пусковым током в несколько ампер (Soft Start) малочисленны и дороги. Их использование оправдано только в решениях, где первичная сеть питания требует именно таких значений пусковых токов. Чаще встречаются модели ИИП с относительно небольшим пусковым током на уровне 15…30 А, обычное же значение составляет порядка 40…70 А. 

Корректор коэффициента мощности

Большинство источников питания MEAN WELL мощностью более 100 Вт содержит активный корректор коэффициента мощности (ККМ). Также существуют серии, где он используется и у маломощных моделей. Фактически необходимо лишь определить, требуется ККМ или нет, а само значение коэффициента не имеет важного значения: если происходит замена старого источника питания с пассивным корректором, то современный вариант демонстрирует улучшенные показатели энергоэффективности – 0,9 и более. В новом проекте или при замене ИИП с таким же активным ККМ следует иметь в виду, что ГОСТ регламентирует не коэффициент мощности, а уровень эмиссии гармоник, который будет соответствовать требованиям при любом значении коэффициента в диапазоне 0,90…0,99. 

Электромагнитная совместимость (ЭМС), устойчивость к импульсам перенапряжения и электростатическим разрядам (ЭСР)

Технология импульсного преобразования при всех своих плюсах имеет и недостаток – генерацию помех, что может быть критичным для другого оборудования. Кроме того, источник питания сам может быть подвержен влиянию сторонних помех или импульсам перенапряжения в сети. Если в случае замены существующего ИИП такие условия работы неизвестны, будет оптимально, если по классу ЭМС и значениям устойчивости к ЭСР новая модель будет не хуже предыдущей, либо следует учесть возможность улучшения с помощью дополнительных мер, таких как заземление. Категорию перенапряжения и возможное значение импульсов определить в некоторой степени можно по месту установки оборудования. 

Электрическая прочность изоляции и токи утечки

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-2017 импульсный источник питания может принадлежать к I классу электробезопасности (заземление обязательно) или II (заземление не требуется), в зависимости от значения электрической прочности изоляции между первичной (входной) и вторичной (выходной) сторонами ИИП. Для соблюдения электробезопасности следует учитывать, что ИИП класса II всегда может заменить вариант с I классом, обратная же замена возможна только при выполнении заземления.

В случае применения ИИП в медицинских приборах требуется уделить особое внимание не только изоляции, но также значению и пути тока утечки, то есть необходимо соответствие этого источника питания медицинскому стандарту ГОСТ МЭК 60601-1. 

Эффективность (КПД)

Потери при преобразовании энергии уходят в тепло, и если соблюдение температурного режима является очень жестким условием, то таким параметром не следует пренебрегать. Кроме того, в некоторых системах резервного питания минимизация потерь увеличивает время работы. Однако в большинстве стандартных случаев разница в несколько процентов КПД является определяющим фактором при выборе источника питания только при прочих равных условиях. 

Температурный диапазон эксплуатации

Так как импульсный источник питания открытого исполнения интегрируется в корпус устройства, диапазон рабочих температур требует подбора изделия с аналогичными или превышающими параметрами термостойкости. Как уже говорилось выше, источники питания могут выдать полную мощность при более узких значениях параметров условий эксплуатации, а мощные модели — и при наличии активного охлаждения (рисунок 3). Обычно это ИИП мощностью 100 Вт и более, и у них есть дополнительный выход для питания вентилятора. Направление потока воздуха указывается в спецификации.

Рис. 3. Зависимость мощности от температуры при различных значениях сети питания и типа охлаждения для LOP-200

Таким образом, источники питания всех производителей в открытом и компактном исполнении обладают схожей зависимостью. На практике это можно проследить на примере номенклатуры MEAN WELL.

Источники питания открытого исполнения производства MEAN WELL

Подобрать в номенклатуре MEAN WELL ИП в открытом исполнении можно для самых различных областей применения, включая медицинское оборудование. Наиболее распространены серии EPS, EPP и RPS. В 2025 году компания выпустила серию мощных источников питания LOP, имеющих улучшенные характеристики и универсальность применения (они подходят в том числе для использования в медицинских приборах). В таблице 1 приведены серии ИП открытого исполнения с вариантами выходной мощности, назначением и особенностями.

Таблица 1. Основные характеристики ИП MEAN WELL открытого типа

Конструктивные особенности серии LOP позволяют использовать эти ИП для прямой замены существующих решений указанных габаритов в диапазоне мощности 200…500 Вт, а с некоторой избыточностью – и 45…150 Вт (за исключением ИИП с выходными напряжениями 3,3, 5 и 7,5 В, а также специализированной серии PSC с функцией заряда аккумуляторов), включая медицинское оборудование.

С учетом оптимизации себестоимости компонентов переход на серию LOP позволяет производителям оборудования и сервисных компаний оптимизировать процессы проектирования и обслуживания оборудования. Как видно из таблицы 2, улучшение характеристик позволило несколько сместить мощность в другой размер: в корпусе 4×2″ теперь доступен вариант 300 Вт, а в корпусе 5×3″ – 600 Вт. Это дает возможность модернизации приложений без изменения основного корпуса, если его требовал именно источник питания. Новые проекты могут быть более компактны благодаря высоте 28…34 мм. Также доступны модели с выходным напряжением 18 и 54 В в каждом варианте мощности, а у LOP-300 – 30 В.

Таблица 2. Сравнение корпусов, выходного напряжения и мощности ИИП серий EPS, EPP, RPS и LOP

Из прочих характеристик (таблица 3) следует отметить перегрузочную способность 150% в течение 3 с (у серий EPP/RPS аналогичной мощности такая способность несколько меньше: 105…135%), а также широкий температурный диапазон -40…80°C.

Таблица 3. Сравнение основных технических характеристик ИИП серий EPS, EPP, RPS и LOP

Наименование модели для заказа формируется из названия серии, мощности и выходного напряжения, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Расшифровка наименования источника питания серии LOP

Таким образом, можно утверждать, что выпуск серии LOP от MEAN WELL расширяет возможности выбора источников питания в открытом исполнении стандартных размеров. Исключением пока являются ИИП небольших мощностей и напряжений (15…150 Вт, 3,3…9 В), а также модели с нестандартными размерами.

Дополнительные материалы

1. RPS – открытые ИП от MEAN WELL промышленного и медицинского назначения со склада и под заказ
2. LOP – новые компактные низкопрофильные ИП MEAN WELL для промышленных и медицинских приложений
3. Выбор открытого источника питания и новое поколение открытых ИП LOP от MEAN WELL