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可编程直流电源的自动量程工作原理

2020-9-25 17:20:26  130 电源 可编程电源 自动量程
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了解需要在宽工作范围内工作的可编程直流电源的自动量程。
随着耗能的本机直流(DC)负载在商业和住宅应用中的普及率不断提高,以及越来越多地关注采用节能系统来实现雄心勃勃的国家目标,有关AC-DC和DC-DC相对优点的争论不断基于基础的系统已经增强。
这些组件包括为建筑物级别,楼层/房间级别和设备安装的转换器(中央整流器和DC-DC转换器),DC断路器,DC配电单元(PDU)和DC电源管理系统(监视和控制)级功率转换。

可编程直流电源简介可编程直流电源是在众多电子设备和系统的产品开发和生产测试中必不可少的工具。在许多情况下,功能测试要求将被测设备(DUT)提交到各种操作条件下。
在某些情况下,DUT在可变输入条件下消耗恒定功率。常见的例子是直流电动机驱动器和稳压的DC / DC电源。在这种情况下,可编程直流电源以降低的输出电压提供增加的电流的能力非常有价值。此功能称为“自动调整范围”。
没有自动调整范围的直流电源通常要求用户加大尺寸或使用多个电源在变化的输入电压条件下测试DUT。


图1.  5-15 kW PSI 9000 3U
自动测距原理“自动量程”是一个术语,指的是可编程直流电源自动提供宽泛的电压和电流输出范围,以在较宽的工作范围内保持全功率输出。
下图描述了传统的正方形和自动量程操作


图2. 自动量程功率曲线
操作原理很简单。电源在较低电压下自动提供增加的电流,从而最大程度地提高了灵活性。这种类型的解决方案允许使用单个电源来解决多种电压和电流组合。
传统的直流电源输出基于“正方形”,有限的工作曲线。这意味着由于电流被限制在指定值,因此仅在满量程电压下才能获得满功率。
将可编程直流电源的满量程电压施加到DUT的情况很少,这意味着,在大多数情况下,直流电源未充分利用到整个电源电位。

应用示例:服务器场 服务器场的380 VDC配电趋势已被建议作为数据中心内供电的有效方法。思科和瞻博网络等顶级制造商采用了这种技术,因为他们认为简化的转换可以节省大量能源。


图3. 典型的DC分配架构
在本示例中,Cisco Nexus 9500系列交换机的平台具有以下电源规格:总3,000W,输入电压范围192 VDC-400 VDC。这种广泛的操作范围意味着在低压操作下,该开关可汲取更多的电流。

  AC / DC电源属性  Cisco Nexus 9500平台
  功率  3150瓦
  输入电压  200至277V AC或
  240至380V DC(标称)
  192至400V DC(最小-最大)
  频率  47至63 Hz
  效率  90%或更高(负载20至100%)

表1.  Nexus 9500电源规格
输入电流为:
在192 Vdc时为3,150W / 192Vdc = 16.4 Adc
在420 Vdc时为3,150W / 420Vdc = 7.5 Adc
在选择合适的可编程电源进行测试时,工程师必须考虑最坏情况下的400 VDC电压和16.4 ADC的电流。请记住,大多数设计验证测试都比较极端,可以测试到低至180 Vdc。在这种情况下,电流将增加到17.5 Adc。
让我们来看一个正方形或敢说的传统可编程直流电源。大多数制造商提供500 Vdc输出模型。对于应用程序调整大小意味着:
500 Vdc x 16.4 ADC = 8,200瓦
在这种情况下,需要至少8.2 kW的方形工作电源才能同时满足这两种极端情况。大多数制造商提供5、10、15 kW解决方案,因此工程师将不得不选择10 kW解决方案。仅用于测试3150 W的产品...下面是一个8/10 kW电源提供最大20 Adc的示例。

  电压和电流范围
  3U
  功率  4/5千瓦 8/10千瓦  12/15千瓦
  电压  当前
  500  10  20  30
表2. 平方工作功率规格
自动调整优势在前面的示例中,需要至少8.2 kW的电源来测试DUT要求的特殊情况。
EA PSI 9500-30 3U的额定功率为5,000W,并提供0-500 Vdc和最高30 Adc。

  技术数据  PSI 9500-30 3U
  额定电压及范围  0 ... 500伏
  额定电流和范围  0 ... 30安
  额定功率和范围  0 ... 5000瓦

表3.  PSI 9500-30 3U自动量程电源规格
额定功率为5,000W,该光源可提供:
在192 Vdc时为5,000W / 192Vdc = 26.0 Adc
在420 Vdc时为5,000W / 420Vdc = 11.9 Adc
在这种情况下,Elektro-Automatik自动量程电源的额定功率仅为传统方形电源的一半,但提供的电流却更大,并具有足够的净空,即使DVT机箱的电压低至180 Vdc。
通常,电源为$ X /瓦。功率越高,成本越高。自动量程电源的成本可能是旧电源的一半。
选择自动量程电源时要考虑的一件事是为将来做计划或将其应用到其他应用中。如果输入电压不是400 Vdc,而是增加到600 Vdc,该怎么办?为什么不使用750 Vdc电源?
PSI 9750-20 3U的额定功率再次为5,000 W,并提供750 Vdc和最高20 Adc。该电源仍可满足应用要求,但具有更高电压输出的优势。在自动量程图中,这是“额外范围”。

自动化测试系统ATE集成通常使用自动量程直流电源来简化。ATE设计通常包含多个直流电源来满足各种DUT要求,或者包含一个超大型电源来满足高功率,电压和电流要求。
使用自动量程源可以在ATE设计中既节省成本又节省宝贵的空间。


图4. Interpro系统ATE的示例
数字远程接口Elektro-Automatik的大多数解决方案都提供了称为“ Anybus”的行业领先的数字远程接口选择。这些模块只需插入后面板即可进行播放操作。接口的广泛选择避免了对不稳定且昂贵的数字转换器的需求。
可用接口:
  • RS232
  • 可以打开
  • 现场总线
  • profinet I / O 1-2端口
  • 以太网(1/2端口)
  • ModBus TCP
  • 能够
  • 以太网猫


图5.  Anybus模块
大功率解决方案Elektro-Automatik的自动测距解决方案起始功率仅为160W,可扩展到480 kW。我们提供完整的交钥匙集成式解决方案,可以根据您的要求进行定制。


图6. 3:30 kW至480 kW预先安装的解决方案

王栋春 2020-9-25 22:17:36
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