eng
Выпуск #2/2019
Е. Рабинович
Источники питания TDK-Lambda серии GXE: управляемая мощность в промышленном конструктиве
Источники питания TDK-Lambda серии GXE: управляемая мощность в промышленном конструктиве
Просмотры: 1406
Компания TDK-Lambda представила новую серию источников питания, оснащенных широким набором функций и режимов управления. В статье рассмотрены особенности конструкции, режимы работы, коммуникационные возможности и области применения новых приборов.
УДК 621.311.6 | ВАК 05.11.01
DOI: 10.22184/1992-4178.2019.183.2.128.133
УДК 621.311.6 | ВАК 05.11.01
DOI: 10.22184/1992-4178.2019.183.2.128.133
Теги: gxe series industrial version power supply tdk-lambda источник питания промышленное исполнение серия gxe
Конструкция источников питания серии GXE представляет собой печатную плату, закрепленную на металлической платформе U-образного профиля (рис. 1). Прибор предусматривает безвентиляторное охлаждение: платформа и несколько радиаторов выполняют функцию теплоотвода. Охлаждение внешним потоком воздуха позволяет расширить возможности и улучшить характеристики источника питания. Так, например, в диапазоне входного напряжения от 85 до 170 В при потоке воздуха всего 1 м / с мощность устройства не снижается. Модуль размерами 41 Ч 127 Ч 254 мм подходит для размещения в стандартных корпусах высотой 1U и обеспечивает выходную мощность 600 Вт. Заказчикам доступно также исполнение с верхней крышкой, когда требуется внешний монтаж источника питания. В серии GXE предлагаются две модификации устройства – с входными номинальными напряжениями 24 и 48 В постоянного тока.[1]
Отличие изделия от стандартного источника питания состоит в нескольких режимах работы и гибкости настроек, что, в свою очередь, обусловлено наличием как аналогового, так и цифрового портов управления, доступ к ним осуществляется через 20-пиновый вертикальный коннектор управления производства компании JST (рис. 2). Все выводы коннектора управления обозначены на блок-схеме источника питания (см. рис. 5).
Аналоговый порт включает в себя сигналы дистанционного включения-выключения (выводы CNT1–CNT2 на рис. 5), сигнал рабочего состояния выхода Power Fail (вывод PF на рис. 5), сигнал наличия нормированного входного напряжения AC Fail и выводы дистанционной обратной связи +S / –S. Через аналоговый порт также обеспечивается регулировка выходного напряжения в диапазоне 20–120% и токоограничения в диапазоне 20–115% от номинальных значений напряжения и тока. Данные установки задаются строго по пропорционально-линейному закону с помощью сигнала постоянного напряжения в диапазоне 0–6 В через выводы PV и СС. Для более простого и гибкого интегрирования устройства в различные системы инженеры могут воспользоваться выводами +STB / –STB источника вспомогательного резервного питания номиналом 5 В и выводом PC распределения тока нагрузки для параллельного включения нескольких модулей питания и увеличения выходной мощности.
Цифровая коммуникация с источником питания производится по протоколу Modbus RTU на базе интерфейса RS‑485, что значительно расширяет возможности связи по сравнению с интерфейсом I2C, часто используемым для AC / DC-источников. Реализованный через тот же сигнальный коннектор цифровой порт управления не только позволяет устанавливать выходные параметры, но и обеспечивает возможность работы с целым рядом дополнительных параметров, часто используемых на практике. Например, доступны команды регулировки длительности фронта нарастания, считывания рабочей температуры, настройки уровня защиты, считывания времени наработки прибора и даже остаточного расчетного ресурса электролитических конденсаторов.
Управлять прибором можно не только через специальный Modbus-контроллер, но и через стандартный компьютерный USB-порт и специальную программную платформу GXE aXess с графическим интерфeйсом для удобства отладки пользователями. Данная графическая оболочка, устанавливаемая на ОС Windows, позволяет осуществлять настройки в привычном десятичном виде и автоматически преобразовывать данные в формат протокола. Подсоединение к источнику питания обеспечивается через преобразователь USB-RS485, поддерживающий полудуплексный режим связи и автоматический обмен данными по шине RS485 (рис. 3). Скорость обмена данными составляет от 2400 до 19200 бод, а рекомендуемая длина коммуникационной шины – до 100 м.
Возможно подсоединение нескольких блоков серии GXE к цифровой шине с рекомендуемым количеством модулей-приемников до 15 шт. (рис. 4). При множественном подсоединении необходимо заранее установить для каждого прибора свой уникальный адрес (slave ID). Интерфейсная шина состоит из двух линий (+DATA / –DATA), подключаемых к соответствующим выводам объединяемых приборов, и общего заземляющего провода (вывод SG), подключение которого не обязательно, но зачастую целесообразно для обеспечения стабильной коммуникации.
Наряду с общим руководством по эксплуатации для пользователей доступны руководство по применению приложения GXE aXess (GXE GUI guide) и отдельное руководство по коммуникации (Communication Manual), в котором подробно описан протокол, используемый формат данных и порядок работы с каждым из внутренних регистров обмена данными.
Что касается выбора режима работы, то при стандартных настройках (когда нет дополнительных установок по токоограничению по аналоговому или цифровому порту) источник питания функционирует в режиме стабилизации выходного напряжения во всем диапазоне токов вплоть до значения выходного тока, равного 1,15 от номинального, при котором схема переходит в режим ограничения по току в режиме Hiccup. Если определенная установка по току (СС reference) задана, устройство переводится в режим стабилизации тока по всей допустимой шкале напряжения вплоть до значений программной установки по напряжению (CV reference) либо аппаратного порога по перенапряжению (HWOVP – Hardware Over Voltage Protection). Блок-схема источника питания серии GXE600 показана на рис. 5.
Таким образом, GXE600 действительно гибкое устройство. Например, подстройка напряжения возможна с помощью встроенного потенциометра в диапазоне + / –20% от номинала, через аналоговый порт управления в диапазоне 20–120%, а также через цифровой порт управления в том же диапазоне. Для защиты от перенапряжения предусмотрено не только схемотехническое решение с фиксированным порогом срабатывания, но и подстраиваемая схема, допускающая программное изменение точки срабатывания.
По согласованию с производителем пользователи могут заказывать модели в опциональном исполнении, в частности с верхней крышкой, без дистанционного управления, для жестких условий эксплуатации, для работы от сети постоянного тока и др.
Изделия серии GXE штатно работают в диапазоне температур от –20 до 70 °C со снижением мощности при температуре выше 50 °C в соответствии с графиками, приведенными в спецификации. При этом запуск источника питания гарантирован при температуре от –40 °C. Стоит также отметить высокую эффективность изделий – КПД модулей в зависимости от ряда внешних параметров может достигать 95% при входном напряжении 220 В и полной нагрузке. При этом поддерживаемый семилетний гарантийный период по достоинству могут оценить даже самые требовательные заказчики.
Серия GXE отвечает требованиям стандартов CSA / EN / UL 60950-1, сертифицирована на соответствие стандарту EN60601-1 для приборов медицинского назначения. Это позволяет успешно применять устройства в широком спектре приложений: в системах измерений и выходного контроля, промышленном оборудовании, освещении, системах связи, медицинском оборудовании и прочих системах. ●
Отличие изделия от стандартного источника питания состоит в нескольких режимах работы и гибкости настроек, что, в свою очередь, обусловлено наличием как аналогового, так и цифрового портов управления, доступ к ним осуществляется через 20-пиновый вертикальный коннектор управления производства компании JST (рис. 2). Все выводы коннектора управления обозначены на блок-схеме источника питания (см. рис. 5).
Аналоговый порт включает в себя сигналы дистанционного включения-выключения (выводы CNT1–CNT2 на рис. 5), сигнал рабочего состояния выхода Power Fail (вывод PF на рис. 5), сигнал наличия нормированного входного напряжения AC Fail и выводы дистанционной обратной связи +S / –S. Через аналоговый порт также обеспечивается регулировка выходного напряжения в диапазоне 20–120% и токоограничения в диапазоне 20–115% от номинальных значений напряжения и тока. Данные установки задаются строго по пропорционально-линейному закону с помощью сигнала постоянного напряжения в диапазоне 0–6 В через выводы PV и СС. Для более простого и гибкого интегрирования устройства в различные системы инженеры могут воспользоваться выводами +STB / –STB источника вспомогательного резервного питания номиналом 5 В и выводом PC распределения тока нагрузки для параллельного включения нескольких модулей питания и увеличения выходной мощности.
Цифровая коммуникация с источником питания производится по протоколу Modbus RTU на базе интерфейса RS‑485, что значительно расширяет возможности связи по сравнению с интерфейсом I2C, часто используемым для AC / DC-источников. Реализованный через тот же сигнальный коннектор цифровой порт управления не только позволяет устанавливать выходные параметры, но и обеспечивает возможность работы с целым рядом дополнительных параметров, часто используемых на практике. Например, доступны команды регулировки длительности фронта нарастания, считывания рабочей температуры, настройки уровня защиты, считывания времени наработки прибора и даже остаточного расчетного ресурса электролитических конденсаторов.
Управлять прибором можно не только через специальный Modbus-контроллер, но и через стандартный компьютерный USB-порт и специальную программную платформу GXE aXess с графическим интерфeйсом для удобства отладки пользователями. Данная графическая оболочка, устанавливаемая на ОС Windows, позволяет осуществлять настройки в привычном десятичном виде и автоматически преобразовывать данные в формат протокола. Подсоединение к источнику питания обеспечивается через преобразователь USB-RS485, поддерживающий полудуплексный режим связи и автоматический обмен данными по шине RS485 (рис. 3). Скорость обмена данными составляет от 2400 до 19200 бод, а рекомендуемая длина коммуникационной шины – до 100 м.
Возможно подсоединение нескольких блоков серии GXE к цифровой шине с рекомендуемым количеством модулей-приемников до 15 шт. (рис. 4). При множественном подсоединении необходимо заранее установить для каждого прибора свой уникальный адрес (slave ID). Интерфейсная шина состоит из двух линий (+DATA / –DATA), подключаемых к соответствующим выводам объединяемых приборов, и общего заземляющего провода (вывод SG), подключение которого не обязательно, но зачастую целесообразно для обеспечения стабильной коммуникации.
Наряду с общим руководством по эксплуатации для пользователей доступны руководство по применению приложения GXE aXess (GXE GUI guide) и отдельное руководство по коммуникации (Communication Manual), в котором подробно описан протокол, используемый формат данных и порядок работы с каждым из внутренних регистров обмена данными.
Что касается выбора режима работы, то при стандартных настройках (когда нет дополнительных установок по токоограничению по аналоговому или цифровому порту) источник питания функционирует в режиме стабилизации выходного напряжения во всем диапазоне токов вплоть до значения выходного тока, равного 1,15 от номинального, при котором схема переходит в режим ограничения по току в режиме Hiccup. Если определенная установка по току (СС reference) задана, устройство переводится в режим стабилизации тока по всей допустимой шкале напряжения вплоть до значений программной установки по напряжению (CV reference) либо аппаратного порога по перенапряжению (HWOVP – Hardware Over Voltage Protection). Блок-схема источника питания серии GXE600 показана на рис. 5.
Таким образом, GXE600 действительно гибкое устройство. Например, подстройка напряжения возможна с помощью встроенного потенциометра в диапазоне + / –20% от номинала, через аналоговый порт управления в диапазоне 20–120%, а также через цифровой порт управления в том же диапазоне. Для защиты от перенапряжения предусмотрено не только схемотехническое решение с фиксированным порогом срабатывания, но и подстраиваемая схема, допускающая программное изменение точки срабатывания.
По согласованию с производителем пользователи могут заказывать модели в опциональном исполнении, в частности с верхней крышкой, без дистанционного управления, для жестких условий эксплуатации, для работы от сети постоянного тока и др.
Изделия серии GXE штатно работают в диапазоне температур от –20 до 70 °C со снижением мощности при температуре выше 50 °C в соответствии с графиками, приведенными в спецификации. При этом запуск источника питания гарантирован при температуре от –40 °C. Стоит также отметить высокую эффективность изделий – КПД модулей в зависимости от ряда внешних параметров может достигать 95% при входном напряжении 220 В и полной нагрузке. При этом поддерживаемый семилетний гарантийный период по достоинству могут оценить даже самые требовательные заказчики.
Серия GXE отвечает требованиям стандартов CSA / EN / UL 60950-1, сертифицирована на соответствие стандарту EN60601-1 для приборов медицинского назначения. Это позволяет успешно применять устройства в широком спектре приложений: в системах измерений и выходного контроля, промышленном оборудовании, освещении, системах связи, медицинском оборудовании и прочих системах. ●
Отзывы читателей
