Серия источников питания HRPG: энергосбережение и жесткие условия эксплуатации

26 марта 2012

Россия расположена в четырех климатических поясах, а средняя температура в зимнее время года лежит в диапазоне -50…6°C в зависимости от географического положения региона. Именно эта особенность затрудняет разработку и внедрение технологий энергосбережения по всей стране. Решить эту задачу можно, применяя две новые серии источников питания (ИП) HRPG и HLG. Первая серия предназначена для применения в широком спектре задач, а вторая — специально заточена под задачи светодиодного освещения. По сути, HRPG — это обновленная популярная серия SP со встроенным активным корректором коэффициента мощности (ККМ), но с модифицированной схемотехникой и элементной базой. Эти изменения позволили уменьшить энергопотребление, расширить температурный диапазон и дополнить источники питания HRPG полезными опциями и функциями, которые позволяют разрабатывать более гибкую систему питания.

Обзор серии HRPG

Серия HRPG состоит из модулей HRPG-150, HRPG-200, HRPG-300, HRPG-450, HRPG-600 мощностью 150, 200, 300, 450, 600 Вт, соответственно. Конструктивно источники HRPG выпускаются в металлическом перфорированном корпусе со степенью защиты IP20 (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид источников питания серии HRPG: а) HRPG-150; б) HRPG-300; в) HRPG-600

Модули HRPG рассчитаны на применение в универсальной питающей сети 85…264 В переменного тока (или 120…370 В постоянного тока) и выдерживают скачки напряжения питающей сети до 300 В переменного тока в течение 5 с, что востребовано в условиях отечественных нестабильных сетей. При проектировании системы питания нужно учесть и тот факт, что ИП HRPG в диапазоне входных напряжений 85…100 В переменного тока могут выдавать мощность 75…100% от номинального значения (рис. 2). Все модели серии HRPG имеют встроенный активный корректор коэффициента мощности с коэффициентом мощности более 0,95, значение которого достигается при напряжении питающей сети 230 В переменного тока и номинальной нагрузке.

Рис. 2. График зависимости выходной мощности от напряжения питающей сети для источников питания серии HRPG

Модули питания HRPG являются вторым поколением источников питания промышленного назначения со встроенным ККМ, но это не является новшеством. Самой главной особенностью является то, что это первые источники питания промышленного назначения, которые реализуют в себе концепцию энергосбережения. Так источники питания мощностью 150…300 Вт имеют собственное энергопотребление менее 0,5 Вт, а 600 Вт модули — менее 0,75 Вт. Подобный результат достигается за счет современной элементной базы и схемотехники. Помимо уменьшения потерь в источнике, современная схемотехника и элементная база позволяют повысить КПД, расширить температурный диапазон и увеличить гарантийный срок обслуживания до 5 лет. Так КПД источников питания HRPG в среднем на 4…17% выше, чем у предыдущей серии SP; а температурный диапазон расширен до -40°С в сторону отрицательных температур и до 70°С — в сторону положительных температур (рис. 3). Широкий диапазон рабочих температур позволяет использовать модули HRPG в составе аппаратуры для уличного применения, а также в приборах, работающих в тяжелых климатических условиях севера России.

Рис. 3. График зависимости выходной мощности от температуры окружающей среды для модулей питания HRPG-200

С точки зрения функциональных особенностей модули HRPG также превосходят предыдущее поколение источников питания. К стандартному набору функций (защита от превышения выходного напряжения, защита от короткого замыкания, защита от перегрузки, защита от перегрева, дистанционное вкл./выкл.) добавлен ряд новых. Среди них дежурное питание 5 В/0,3 А, компенсация падения напряжения на проводах, сигнал готовности выходного напряжения, возможность параллельного включения модулей (до четырех штук) для моделей HRPG-600-24, HRPG-600-36, HRPG-600-48. Все преобразователи серии HRPG соответствуют международным нормам и стандартам по электробезопасности и электромагнитной совместимости: UL60950-1, TUV EN60950-1, EN55022 Class B, EN61000-3-2,-3, EN61000-4-2,3,4,5,6,8,11, ENV50204, EN55024, EN61000-6-2. При помощи таблицы 1, в которой приведены варианты моделей с основными техническими параметрами, можно осуществить быстрый и правильный выбор источника питания.

Таблица 1. Варианты моделей серии HRPG   

Технические особенности серии HRPG

Как было описано ранее, серия HRPG — это усовершенствованная версия серии SP. Остановимся на ней подробнее. Рассмотрим блок-схему источника питания HRPG-600 (рис. 4), на которой отображены все схемотехнические новшества. В серию HRPG добавлены следующие блоки: схема ограничения входного тока, встроенный «дежурный» источник питания 5 В/0,3 А, двойная защита от перегрева, новая схемотехника защиты от перегрузки, выносная обратная связь, схема выравнивания тока (для модулей HRPG-600-24, HRPG-600-36, HRPG-600-48), выведен служебный сигнал «DC OK» (для серий HRPG-300, HRPG-450, HRPG-600).

Рис. 4. Блок-схема источника питания серии HRPG-600

Схема ограничения пускового тока

Схема ограничения входного тока нужна для каждого ИП и предназначена для того, чтобы снизить нагрузку на питающую сеть в момент включения источника питания, а также уменьшить затраты обслуживающей компании на установку дополнительного оборудования. Применяемая схема ограничения тока построена по активному принципу. Это означает, что в момент включения входной ток протекает через пассивный ограничивающий элемент (термистор), а после — в обход этого элемента. Такой подход позволяет решить сразу две задачи: ограничить пусковой ток и уменьшить потери.

Схемы защиты

В комплексе защит источников питания HRPG изменения коснулись защиты от перегрева и защиты от перегрузки. Теперь защита от перегрева контролирует не среднюю температуру общего радиатора, а три самые «горячие» точки: активные элементы корректора коэффициента мощности (диод и транзистор), трансформатор, диоды выходного выпрямителя. Это позволяет увеличить точность срабатывания такого типа защиты. Защита от перегрузки теперь построена по принципу ограничения выходного тока, то есть источник питания не выключается в момент появления перегрузки, а ограничивает значение выходного тока. Этот режим работы более предпочтителен для подключаемой нагрузки. Описанные изменения позволяют увеличить надежность ИП и срок гарантийного обслуживания этих модулей питания.

Дистанционное включение/выключение

Функция дистанционного включения/выключения позволяет удаленно управлять включением и выключением источника питания. Она востребована в устройствах с микроконтроллерным управлением, резервным питанием либо в устройствах, где важна последовательность включения отдельных модулей. Чтобы реализовать функцию дистанционного включения/выключения нужно задействовать дополнительные вывод RC+ (6 вывод) и RC- (5 вывод), которые располагаются на разъеме управления CN100. Схема включения представлена на рисунке 5. Модуль питания будет находиться в состоянии «включено», если на выводах RC+ и RC- падение напряжения составляет 4…10 В или они разомкнуты. Для выключения модуля нужно подать на выводы RC+ и RC- напряжение 0…0,8 В или замкнуть эти выводы.

Рис. 5. Схема организации дистанционного включения/выключения

Схемотехническая реализация дистанционного включения/выключения в источниках питания серии HRPG позволяет применять как обычную коммутацию тумблером, так и микроконтроллерное управление, в результате разработчик имеет возможность более гибко реализовывать управление системой питания.

Выносная обратная связь

Источники питания серии HRPG выпускаются в диапазоне мощностей 150…600 Вт. Соответственно, если нагрузка значительно удалена от источника питания, возникает падение напряжения на подводящих проводах. Решить эту задачу можно при помощи выносной обратной связи, которая выполняет удаленный контроль напряжения непосредственно на нагрузке и соответствующую коррекцию выходного напряжения источника питания. Выносная обратная связь позволяет компенсировать падение напряжения не более 0,5 В. Для этого нужно соединить выводы +S и -S, которые располагаются на разъеме управления источника питания с клеммами нагрузки. Такое подключение осуществляется при помощи витой пары тонкими сигнальными проводами согласно схеме, приведенной на рис.6. Если в системе питания нет необходимости в применении выносной обратной связи, выводы +S и -S можно не подключать.

Рис. 6. Схема подключения выносной обратной связи

Параллельное включение модулей

При построении систем распределенного питания электронных устройств источники питания иногда необходимо включать параллельно. Такое включение модулей применяется для увеличения выходной мощности или построения систем резервирования питания. Многие ИП нельзя «напрямую» подключать параллельно, поскольку они не имеют встроенной схемы выравнивания токов. В таком случае обычно на выходе источника питания необходимо устанавливать дополнительные диоды. Для удобства параллельного подключения разработчики компании MEAN WELL дополнили модули питания HRPG-600-24, HRPG-600-36, HRPG-600-48 опцией параллельного включения. Эта опция позволяет подключать параллельно до четырех модулей HRPG-600-24, HRPG-600-36, HRPG-600-48. При этом нужно учитывать, что суммарная выходная мощность получившегося параллельного соединения будет меньше, чем сумма номинальных выходных мощностей каждого источника питания. Для удобства расчета выходного тока можно применять формулу: 

Iобщ.=Iном х N х 0,9,

где Iобщ — суммарный выходной ток; Iном — номинальное значение выходного тока; N — количество параллельно соединяемых блоков.

Для того чтобы реализовать параллельное включение модулей, на практике нужно сначала параллельно подключить выходы источников питания согласно схеме на рис. 7. На следующем этапе соединить между собой выводы CS и GND разъема управления CN100 на всех источниках питания. Это нужно чтобы заработала схема выравнивания тока. На последнем этапе необходимо выровнять выходные напряжения для каждого источника питания. Это можно сделать при помощи выносной обратной связи. Сначала объединяем все выводы S+ и S- согласно схеме на рис. 7, а потом подключаем витой парой к общей нагрузке.

Рис. 7. Схема параллельного подключения модулей HRPG-600-24, HRPG-600-36, HRPG-600-48

Заключение

Серия HRPG — это самая высокотехнологичная линейка источников питания MEAN WELL для промышленного применения. У нее самый широкий диапазон рабочих температур -40…70°C и универсальный диапазон входного напряжения 90…264 В переменного тока. В источниках питания HRPG реализована концепция энергосбережения и широкий спектр дополнительных функций: комплекс защит, дистанционное вкл./выкл., дежурное питание 5 В/0,3 А, компенсация падения напряжения на проводах, сигнал готовности выходного напряжения, возможность параллельного включения модулей — до четырех штук для моделей HRPG-600-24, HRPG-600-36, HRPG-600-48. Такое разнообразие функций и опций сочетается с широкой линейкой мощностей 150…600 Вт, высокими значениями КПД (более 88%) и коэффициента мощности (более 0,95).

Подробную информацию об этих и других источниках питания можно найти на сайте официального дистрибьютора компании КОМПЭЛ http://www.compel.ru/ в разделе «Модульные источники питания». На сайте реализованы параметрический поиск, автоматическое определение аналогов и постоянное обновление информации о технических параметрах, а также о цене и наличии на складе.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: ac-dc-ac.vesti@compel.ru