Силовая электроника №1'2005

Программируемые низкопрофильные (1U) источники питания Nemic-Lambda

Виктор Жданкин


В статье представлены программируемые источники питания серии Genesys фирмы Nemic-Lambda (Израиль), характеризующиеся высокими энергетическими, массо-габаритными, точностными и надежностными показателями. Изделия подключаются к интерфейсам последовательной связи и программируются дистанционно. Возможность подключения к универсальной интерфейсной шине GPIB позволяет легко интегрировать изделия в системы испытательного оборудования.


Серия программируемых источников питания Genesys предназначена для создания гибких и надежных систем вторичного электропитания на основе преобразователей напряжения из переменного в постоянное (AC/DC) в комплектном оборудовании (Original Equipment Manufacturer — OEM), промышленных и лабораторных применениях. Доступны модели с двумя уровнями выходной мощности (750 и 1500 Вт), с выходными напряжениями от 7,5 до 600 В и токами нагрузки до 200 А.

Внешний вид 1500-ваттных вторичных источников питания серии Genesys и 750-ваттных источников питания серии GENH показан на рис. 1. Активная высокочастотная схема коррекции коэффициента мощности и универсальный вход возглавляют длинный перечень стандартных технических характеристик.

Рис. 1. Внешний вид программируемых источников вторичного электропитания серий Genesys и GENH
Рис. 1. Внешний вид программируемых источников питания серий Genesys и GENH

Модельный ряд вторичных источников питания серии Genesys высотой 1U для монтажа в 19-дюймовые конструктивы представлен в таблице 1, а основные параметры и модельный ряд 750-ваттных источников питания половинного размера (1U half-rack size) — в таблице 2.

Таблица 1. Модельный ряд источников электропитания серии Genesys с выходными мощностями 750/1500 Вт
Таблица 1. Модельный ряд источников питания серии Genesys с выходными мощностями 750/1500 Вт
Таблица 2. Модельный ряд источников электропитания Genesys серии GENH750
Таблица 2. Модельный ряд источников питания Genesys серии GENH750

В дополнение к наивысшей удельной мощности доступен универсальный вход, впервые при таких габаритах и мощности. Широкий диапазон входного напряжения — это не просто двухдиапазонный вход, а непрерывно изменяющееся от 85 до 265 В напряжение однофазной сети переменного тока частотой 50/60 Гц. Вторичные источники питания также характеризуются высоким коэффициентом мощности 0,99 при полной нагрузке, обеспечиваемой схемой активной коррекции коэффициента мощности, еще одним показателем, впервые достигнутым при таких габаритах и удельной мощности. Это обеспечивает функционирование при сложных условиях в сетях систем энергоснабжения промышленной частоты и соответствие требованиям стандартов к электромагнитной совместимости (ЭМС).

Удобная для пользователя любой квалификации передняя панель обеспечивает надежное управление посредством кодирующих устройств (датчиков положения), применяемых для точного или курсового регулирования (6 или 30 оборотов), и четырех цифровых светодиодных измерителей тока и напряжения.

Настраиваемые защита от превышения выходного напряжения, защита от пониженного входного напряжения и ограничение тока с острой коленообразной характеристикой (Current Foldback) обеспечивают дополнительную гибкость. Значения их установок могут быть предварительно представлены на дисплее, расположенном на передней панели. Ограничение тока с острой коленообразной характеристикой может быть установлено так, чтобы зафиксировать выход когда это требуется для безопасности. Метод ограничения тока с острой коленообразной характеристикой работает следующим образом. Как только достигается порог ограничения тока, максимальное значение для выходного тока уменьшается под острым углом до значения, меньшего, чем то, при котором произошло ограничение тока. Такая нагрузочная характеристика может привести к эффекту коллапса выхода. Если прибор работает вблизи порога ограничения, то небольшое увеличение тока нагрузки или входного напряжения может инициировать режим ограничения выходного тока. Как только это случится, уровни выходных напряжений и тока скачком перейдут в устойчивое состояние с меньшими уровнями и не смогут вернуться в исходную рабочую точку, пока не произойдет значительного уменьшения выходного тока или входного напряжения. Этот режим может быть спровоцирован переходными процессами в нагрузке, которые могут привести к уменьшению выходного напряжения и инициированию ограничения тока. Те же условия могут возникнуть в результате переходных процессов во входной сети, поскольку повышение входного напряжения приводит к увеличению напряжения вход/выход и тем самым к уменьшению порога ограничения тока [1]. Из формы кривой, приведенной на рис. 2, понятно, почему этот метод ограничения тока называют ограничением тока с острой коленообразной характеристикой (Foldback).

Рис. 2. Ограничение тока с острой коленообразной характеристикой характеризуется уменьшением выходного тока после вхождения в режим ограничения тока
Рис. 2. Ограничение тока с острой коленообразной характеристикой характеризуется уменьшением выходного тока после вхождения в режим ограничения тока

Дополнительными важными защитными функциями являются безопасное включение (Safe Start) и запоминание параметров настройки, установленных последними (Last Setting Memory). Безопасным запуском пользователь может выбрать: вернутся уставки источника питания Genesys в прежнее состояние после отключения электроэнергии или вернутся к нулевой (безопасной) выходной мощности, ожидая от пользователя указаний. Функция Last Setting Memory сохраняет настройки выходного напряжения и тока, удаленный или локальный режим, настройки защиты от перенапряжения и пониженного напряжения, ограничения тока, скорость передачи данных и режим включения без применения аккумулятора. На передней панели также имеются органы включения-выключения выходной мощности (Output On/Off) и выбор дистанционного и местного управления (Local/Remote).

Еще одним новшеством, стандартным для серии источников питания Genesys, является встроенный 16-разрядный цифровой интерфейс RS-232/RS-485. Через этот цифровой интерфейс до 31 источника питания могут управляться при последовательном подключении через линию RS-485. Через интерфейс последовательной связи могут быть установлены следующие параметры:

  • выходное напряжение;
  • ток нагрузки;
  • измерение выходного тока;
  • управление включением/выключением выхода;
  • измерение тока нагрузки;
  • ограничение тока;
  • защита от превышения напряжения и контроль;
  • защита от пониженного входного напряжения и контроль;
  • режим включения источника питания (безопасный режим или с параметрами, установленными последними).

Дистанционное аналоговое программирование уровнями напряжений 0-5 В или 0-10 В выбирается пользователем посредством DIP-переключателей, установленных на задней панели. Выходное напряжение и предельное значение тока нагрузки устанавливаются аналоговым напряжением или резистором и могут быть проверены аналоговым напряжением. Выход модулей питания может быть дистанционно включен или выключен, и аналоговые сигналы осуществляют контроль функционирования блока и режимов работы (СV/CC, режим постоянного напряжения/режим постоянного тока).

В испытательном комплексе до четырех модулей питания могут быть включены параллельно (система с конфигурацией «ведущий-ведомый») с одним проводом управления равномерным распределением тока, либо два блока могут быть включены последовательно. Более подробно с техническими характеристиками и особенностями эксплуатации изделий серии Genesys 750/1500 Вт можно ознакомиться в брошюрах и руководстве по применению [2-4].

Конструкция источников питания является модульной, что обеспечивает короткое время производственного цикла и выполнения заказа. Технология поверхностного монтажа (SMT) обеспечивает высокую надежность.

На рис. 3 показан внешний вид конструкции 1500-ваттного вторичного источника питания серии Genesys GEN300-5 (защитная крышка снята), а на рис. 4 — вид сверху конструкции 750-ваттного источника питания GENH30-25. Применение высококачественных комплектующих известных производителей обеспечивает высокие показатели надежности изделий. Так, в качестве силовых ключевых устройств применяются транзисторы фирм Toshiba (K2611), NEC (7805), в качестве устройства управления применяется микроконтроллер P87C51RD2BA фирмы Philips Semiconductors, последовательный интерфейс обеспечивают интегральные микросхемы фирмы MAXIM (MAX202E — для организации последовательного интерфейса RS-232C, MAX489E — для организации интерфейса RS-485), электролитические конденсаторы фирм Nippon Chemi-Con и Nichicon, силовые реле фирмы Omron (G8P-1A4P), принудительный обдув обеспечивается встроенными коллекторными вентиляторами постоянного тока фирмы Sanyo Denki, скорость которых регулируются в зависимости от температуры, в схеме управления применяются 16-разрядный аналого-цифровой дельта-сигма преобразователь AD7705BR фирмы Analog Devices, цифровые интегральные схемы Motorola и другие. Отсутствие вентиляционных отверстий в крышке и дне конструкции дополнительно обеспечивает надежное функционирование модулей питания в 19-дюймовых конструктивах в промышленных условиях эксплуатации.

Рис. 3. Внешний вид программируемого ИВЭ GEN300-5 (защитная крышка снята)
Рис. 3. Внешний вид программируемого источника питания GEN300-5 (защитная крышка снята)
Рис. 4. Внешний вид конструкции программируемого ИВЭ GENH30-25 [вид сверку, защитная крышка снята)
Рис. 4. Внешний вид конструкции программируемого источника питания GENH30-25 [вид сверку, защитная крышка снята)

Универсальный приборный интерфейс IEEE (устанавливается по заказу) соответствует стандарту IEEE488.2 SCPI (так называемый GPIB-интерфейс — универсальная интерфейсная шина), который позволяет подключать различные приборы к микрокомпьютерному контроллеру, который управляет работой приборов и обрабатывает передаваемые ими данные. Самая последняя спецификация SCPI включает руководящие указания для синтаксиса командного языка, поэтому в источнике питания одной фирмы-поставщика будут применяться те же команды, что и во вторичных источников питания других поставщиков. Интерфейс GPIB предоставляет пользователю полное дистанционное управление блоком, включая программирование выходного напряжения и предельное значение тока, настройку защиты от превышения напряжения, предел пониженного входного напряжения и защиту от перегрузки по току (foldback). Выходное напряжение и ток нагрузки могут быть измерены; может осуществляться контроль состояния источника питания. Приборная шина обеспечивает интегрирование источников питания в автоматическое испытательное оборудование, включающее цифровые вольтметры, генераторы и другие современные электронные приборы. Более детальная информация о программировании источников серии Genesys со встроенным интерфейсом IEEE-488.2 содержится в инструкции [5].

Доступны драйверы для графической среды разработки приложений LabView. Варианты изолированного аналогового программирования включают в себя управление уровнями напряжения 0-5 В и 0-10 В (выбирается заказчиком) или уровнями тока 4-20 мА.

Необходимо отметить, что разработка источников питания семейства Genesys началась в 2001 году (1U Project), производство — в ноябре 2002 года, а целевыми направлениями являются:

  • электротермотренировка полупроводниковых изделий;
  • автоматическое испытательное оборудование;
  • испытание автомобильных приборов;
  • управление технологическим процессом;
  • лазеры.

Источники питания Genesys применяются в ионном легировании, электроосаждении золота, пилотажных компьютерных тренажерах, радиолокационных системах, имита-цииавтомобильных аккумуляторных батарей, обслуживая масштабный мировой рынок: промышленное оборудование, связь, военный сектор, медицинское электрооборудование и другие.

В сегменте программируемых источников питания c выходными мощностями 600-750 Вт изделия серии Genesys успешно конкурируют с изделиями таких известных производителей, как Sorensen, Powerten, Matsusada, Powerbox, Delta Elec, а в сегменте вторичных источников питания с выходными мощностями 1000-1200 Вт с изделиями таких фирм как Xantrex, Sorensen, Powerten, Powerbox, Glassman, Delta Elec. Так, в 2004 году Lambda UK получила крупный контракт от министерства обороны Великобритании на поставку свыше 2000 штук 1500-ваттных модулей питания серии Genesys. Основными потребителями универсальных программируеммых источников питания являются британские вооруженные силы, военно-морские силы Великобритании и ВВС Великобритании. Применяются блоки в наземных сервисных пунктах для обслуживания электронного и электротехнического оборудования.

Министерство обороны предъявляет жесткие требования к качеству, надежности, удобству обслуживания и стоимости, поэтому было проведено жесткое тестирование изделий Lambda в реальных условиях эксплуатации в течение семи месяцев, что является частью тщательного процесса технической оценки и отбора изделий.

Заключение

Выполненные с использованием современных схемотехнических решений и высококачественной элементной базы интеллектуальные высокоэффективные источники питания серии Genesys c выходными мощностями 750-1500 Вт легко интегрируются в системы управления технологическими процессами через последовательные интерфейсы RS-232/RS-485 и автоматическое испытательное оборудование посредством интерфейсной шины GPIB. Изделия характеризуются отличными массогабаритными параметрами, качественным выходным регулируемым напряжением, высокими показателями надежности и широким набором сервисных функций.

Литература

  1. Честер Симпсон. Применение трехвыход-ных стабилизаторов напряжения // Электроника. 1993. № 14. (Chester Simpson. Understanding three-terminal regulators // ED. 1993. 2.)
  2. Genesys Programmable DC Power Supplies 750/1500W in 1U. AD0508-B. Lambda Invensys. 2003.
  3. Genesys GENH Series Programmable DC Power Supplies 750W in a 1U half-rack size. AD1103. Lambda Invensys. 2004.
  4. Genesys Programmable DC Power Supplies 750/1500W in 1U. User Manual. Lambda Invensys. 2003.
  5. Genesys IEEE Interface Option. Technical Manual. IEEE Programming Interface for Genesys Power Supplies. IA586-04-01-A AD0103. Lambda Invensys. 2003.
*  *  *

Другие статьи по этой теме



 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо

Детская дешевая обувь оптом
Детская одежда и обувь. Производство детской обуви
obuvotvolodi.ru