Zasilacze modułowe DC-DC są coraz częściej stosowane w takich branżach, jak telekomunikacja, automatyka przemysłowa, kontrola zasilania, transport kolejowy, górnictwo i obrona. Ich modułowa konstrukcja skutecznie upraszcza projektowanie obwodów klientów, jednocześnie zwiększając niezawodność systemu i efektywność konserwacji. Jednocześnie, ze względu na odrębną charakterystykę różnych-podbranży, ich wymagania w naturalny sposób się różnią. W artykule skupiono się przede wszystkim na doborze modułów mocy dla energetyki.
Zasilacze modułowe DC-DC są coraz częściej stosowane w takich branżach, jak telekomunikacja, automatyka przemysłowa, kontrola zasilania, transport kolejowy, górnictwo i obrona. Ich modułowa konstrukcja skutecznie upraszcza projektowanie obwodów klientów, poprawiając jednocześnie niezawodność systemu i efektywność konserwacji. Jednocześnie, ze względu na odrębną charakterystykę różnych-podbranży, ich wymagania w naturalny sposób się różnią. W artykule przedstawiono przede wszystkim kryteria doboru modułów mocy w energetyce.
Ze względu na złożoność sieci elektroenergetycznych branża energetyczna ma zróżnicowane wymagania dotyczące zasilaczy prądu stałego-DC. Poniżej zespół redakcyjny Yulin Technology pokrótce przedstawia kilka kluczowych kryteriów wyboru:
1. Niski-pobór mocy przy braku obciążenia
Niektóre urządzenia monitorujące w energetyce aktywują się tylko w nietypowych warunkach i wymagają znacznej mocy, ale podczas normalnej pracy pozostają w trybie czuwania przez dłuższy czas, np. FTU i moduły zapobiegające-zapadom{1}}napięcia. Większość takich systemów wykorzystuje baterie jako zapasowe źródła zasilania. Jeśli pobór mocy modułu DC-DC bez obciążenia jest zbyt wysoki, może to prowadzić do problemów, takich jak krótki czas pracy akumulatora i przedwczesna awaria akumulatora. Na przykład w pewnym projekcie modułu przeciwdziałającego-migotaniu, gdy wystąpi przerwa w zasilaniu, moduł zasilania musi dostarczyć do przekaźnika około 20 W mocy w ciągu 1,5 sekundy; jednak przez większość czasu przekaźnik nie zostaje aktywowany, a system działa w warunkach prawie braku obciążenia. W tym scenariuszu energia akumulatora jest zużywana przez moduł DC-DC; im wyższy-pobór mocy bez obciążenia, tym krótszy czas pracy baterii. Aby wydłużyć żywotność baterii, pobór mocy przez zasilacz bez obciążenia nie może przekraczać 0,3 W, podczas gdy dostępne na rynku zasilacze o mocy 20 W mają zazwyczaj pobór mocy bez obciążenia w zakresie od 0,5 W do 1,5 W.
2. Wysoka wydajność w całym zakresie obciążenia
Jak wspomniano powyżej, wiele urządzeń w branży energetycznej działa pod niewielkim obciążeniem lub nawet w warunkach-bez obciążenia przez dłuższy czas. Dlatego osiągnięcie wysokiej sprawności w całym zakresie obciążenia jest kluczowe dla niezawodności systemu zasilania. Jednak ten aspekt jest często pomijany przez większość producentów zasilaczy. Aby uatrakcyjnić swoje specyfikacje techniczne, wielu producentów koncentruje się na osiągnięciu bardzo wysokiej wydajności przy pełnym obciążeniu, ale przy małych obciążeniach wydajność znacznie spada (5–50%). Skutkuje to większym wzrostem rzeczywistej temperatury roboczej modułu zasilacza, co prowadzi do szeregu problemów z konstrukcją termiczną. W rzeczywistości w przypadku systemów zasilania wysoka sprawność w całym zakresie obciążenia przekłada się na mniejsze straty mocy i wzrost temperatury, skutecznie zwiększając niezawodność systemu. Dlatego przy wyborze zasilacza należy zwrócić szczególną uwagę na jego krzywe wydajności w warunkach-bez obciążenia i przy niewielkim-obciążeniu.
3. Wysokie napięcie izolacji, niska pojemność izolacji
W sektorze sterowania przemysłowego moduły zasilania DC-DC zazwyczaj wymagają napięcia izolacyjnego wynoszącego zaledwie 1500 VDC. Jednak systemy sterowania w energetyce zazwyczaj wybierają moduły mocy o napięciu wytrzymywanym 3000 VDC lub wyższym, aby zapewnić, że system sterowania pozostanie odporny na zakłócenia zewnętrzne.
W przypadku produktów energoelektroniki ważne jest również zminimalizowanie pojemności pasożytniczej pomiędzy stroną pierwotną i wtórną. Wymaga to wybrania modułów zasilania o najniższej możliwej pojemności izolacji, aby zmniejszyć wpływ zakłóceń w trybie-wspólnym na system. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku nieregulowanych przetwornic DC-DC- z pętlą zamkniętą o mocy 1–2 W używanych do zasilania sterowników zaleca się wybieranie modułów o pojemności izolacyjnej poniżej 10 pF, natomiast w przypadku przetwornic DC z pętlą zamkniętą-pętlą-DC, o ile to możliwe, należy wybierać moduły o pojemności izolacji poniżej 150 pF.
4. Charakterystyka EMC
Wydajność EMC zapewnia normalną i bezpieczną pracę systemów elektronicznych. Obecnie przemysł elektroniczny nakłada rygorystyczne wymagania dotyczące parametrów EMC produktów. Zła obsługa EMC może prowadzić do resetowania systemu, ponownego uruchamiania, a nawet przedwczesnej awarii; dlatego doskonałe właściwości EMC mogą zwiększyć konkurencyjność produktów energetycznych.
5. Charakterystyka graniczna temperatury
Produkty przemysłu energetycznego są wdrażane w wielu różnych regionach geograficznych, od palącego upału tropikalnego Hainan po przenikliwe mrozy północno-wschodnich zim, a większość produktów jest instalowana na zewnątrz. Dlatego zasilacze modułów DC-DC muszą mieć zakres temperatur roboczych co najmniej od -40 stopni do +85 stopni.
Testowanie w ekstremalnych temperaturach to metoda weryfikacji niezawodności modułów mocy, obejmująca-starzenie w wysokiej temperaturze, testowanie wydajności pod obciążeniem pod napięciem{{3} w wysokiej- i niskiej-temperaturze, cykliczne testy udarowe w wysokiej-niskiej temperaturze oraz długoterminowe-testy w wysokiej-wysokiej-temperaturze i wysokiej-wilgotności. Prawidłowy rozwój zasilacza przechodzi wszystkie te testy. Przeprowadzenie tych testów niezawodności stanowi ważne odniesienie przy wyborze produktu.
Dobór modułów mocy DC-DC musi uwzględniać specyfikę branży energetycznej. Na przykład, jeśli cały system zasilania wymaga większej efektywności energetycznej, potrzebne są moduły mocy o wysokiej sprawności i niskim-zużyciu energii bez obciążenia. Dodatkowo należy wziąć pod uwagę stabilność systemu w różnych warunkach zakłóceń EMC, co wymaga modułów mocy o doskonałych parametrach EMC. Podobnie, chociaż moduł zasilania jest jedynie elementem funkcjonalnym, zwiększenie niezawodności systemu zasilania wymaga bardziej kompleksowego podejścia, które uwzględnia projekt aplikacji na poziomie-systemu.