Источники питания Delta Elektronika BV: перезагрузка

Нидерландская компания Delta Elektronika BV на протяжении многих лет производит высококачественные источники питания (ИП), хорошо зарекомендовавшие себя во многих применениях, требующих высокой надежности и точности. Серия SM всегда была флагманом продуктовой линейки каталога компании. Перечислим некоторые достоинства этих ИП:

• низкие значения шумов и пульсаций на выходе источника питания;
• высокая стабильность выходного напряжения и тока;
• высокое быстродействие;
• высокий коэффициент мощности;
• высокий КПД;
• низкий уровень испускаемых помех, а также высокая помехоустойчивость;
• возможность регулировки выходных параметров от нуля до номинального значения;
• работа в режиме постоянного тока и постоянного напряжения;
• наличие различных интерфейсов, обеспечивающих возможность управлять параметрами и отслеживать состояние ИП;
• возможность последовательного и параллельного подключения;
• различные мощности и номинальные напряжения.

Вся серия ИП SM до последнего времени использовала традиционную аналоговую схемотехнику, надежную и отработанную на протяжении многих лет. Тем не менее использование такой аналоговой платформы порождало ряд сложностей, связанных с отсутствием гибкости и сложностью внесения изменений и добавления модификаций в конструкцию ИП. Так, например, опциональные интерфейсы (такие как Ethernet, CANopen, Profibus или IEEE488) в обязательном порядке должны были устанавливаться и настраиваться на заводе самим производителем. В этом случае клиент вынужден был определиться с типами интерфейсов непосредственно перед заказом ИП. Хотя подобная ситуация и является традиционной для достаточно сложной продукции в случае с изделиями, обладающими долгим сроком службы (к которым с полным правом можно отнести и источники питания Delta Elektronika), это может явиться значительным неудобством. За время срока службы такого источника техническое окружение на предприятии, побудившее клиента предпочесть тот или иной интерфейс при заказе, может измениться до неузнаваемости; кроме того, в модельном ряду производителя с течением времени могут появиться новые, ставшие востребованными интерфейсы (как это и произошло с CANopen и Profibus). Это может вызвать желание «просто заменить интерфейс» у имеющегося рабочего ИП, однако для этого его необходимо будет отправить на завод и нести все сопряженные с этим временные, материальные и организационные затраты.

Еще одним ограничительным моментом старой платформы, связанным с интерфейсами, является количество посадочных мест для них. Наряду с аналоговым в ИП SM мог быть установлен еще только один интерфейс. Также достаточно непростой была интеграция технически сложных опций High Speed (повышенное быстродействие) и Power Sink (возможность работы в двух квадрантах), что в ряде случаев могло привести к увеличению сроков поставки ИП с этими опциями. Сколько-нибудь серьезные доработки, связанные с изменением функциональности или возможностей управления, требовали весьма значительных усилий разработчиков и были возможны далеко не всегда.

Такого рода недостатки не влияют напрямую на уровень параметров ИП, но являются сдерживающим фактором для развития всей линейки. Легко видеть, что все перечисленные сложности напрямую следуют из основных характеристик аналоговой платформы, применявшейся в серии SM, а значит, рассчитывать избавиться от них нельзя без глубокого вмешательства в схему построения ИП, а фактически — без разработки новой платформы для всей серии.

Именно такая задача и решалась командой разработчиков Delta Elektronika BV в процессе разработки новой серии ИП в семействе SM. Новые ИП явились не просто очередным пополнением каталога компании, а стали принципиальным нововведением и предвестником больших изменений во всем семействе. Вместе с уже упомянутым повышением гибкости решений преследовались также и задачи повышения технологичности производства, что позволило упростить поддержание качества продукции на неизменно высоком уровне и сократить затраты.

Результатом разработки стала полностью обновленная платформа ИП SM, представленная в этом году первой серией SM3300. Чтобы реализовать поставленные цели, новая платформа была выполнена полностью цифровой с применением развитой модульной структуры. Такая структура системы обеспечивает гибкое решение с возможностью внесения модификаций и изменений. Так, например, опциональные интерфейсы, ранее реализовывавшиеся в виде печатных плат, которые устанавливались внутрь корпуса, теперь оформлены в виде отдельных модулей, устанавливаемых в слоты на задней панели ИП. Добавление таких модулей теперь может быть выполнено самим клиентом. Кроме того, по сравнению с предыдущей версией в ИП теперь может быть установлено до четырех интерфейсных модулей. Также радикальной переработке подвергся уже существующий для этой серии набор опций. Наиболее востребованные были включены в число стандартных возможностей: в частности, было произведено повышение на 10% выходной мощности ИП; предусмотрена возможность блокировки ручек установки для защиты от случайного сбивания настроек; выполнена установка энкодеров в ручках управления; повышены входное напряжение (для SM3300 180–528 В) и испытательное напряжение изоляции «выход–корпус»; добавлены интерфейс Ethernet и встроенный программируемый контроллер (работа по программе). Аналоговый интерфейс был выведен из стандартной конфигурации ИП и теперь доступен в виде интерфейсного модуля со встроенной гальванической изоляцией. Последовательные интерфейсы были реализованы в виде законченных модулей, поддерживающих установку непосредственно у клиента. Собственно опций у серии SM3300 осталось только две: «высокое быстродействие» (High Speed) и «работа в двух квадрантах» (Power Sink).

Рис. 1. Область работы для моделей с автоматическим переключением

В серию SM3300 входит пять моделей источников питания с различными номинальными напряжениями и мощностью 3300 Вт (таблица). Модели с автоматическим переключением диапазонов, преобладающие в серии, могут работать либо при повышенном токе, либо при повышенном напряжении (рис. 1). Такие ИП состоят из двух одинаковых частей половинной мощности, которые подключаются последовательно или параллельно в зависимости от установленного напряжения и тока.

Все модели ИП SM3300 могут быть снабжены опциями High Speed и Power Sink. Опции могут быть установлены в источник питания по одной либо совместно. «Высокое быстродействие» позволяет увеличить скорость изменения выходного напряжения и тока при изменении сигналов управления или нагрузки. Так, например, для SM60-AR-110 время нарастания при полной нагрузке снижается с 1,6 мс для стандартного исполнения до 0,34 мс для исполнения с опцией High Speed. «Работа в двух квадрантах» позволяет источнику питания при необходимости рассеивать часть мощности на собственном выходе. Данная опция может применяться в случаях, когда в качестве нагрузки выступают электродвигатели, которые могут переходить в генераторный режим, отдавая энергию ИП, либо в случаях, когда источник питания должен сбрасывать напряжение на выходе по сигналу управления так же быстро, как и увеличивать.

Функциональность ИП SM3300 может быть дополнена интерфейсными модулями (может быть установлено до четырех). Они устанавливаются в слоты, доступ к которым скрывается под заглушками на задней панели. Установленные интерфейсные модули определяются источником питания сразу же после включения и становятся готовыми к работе. В настоящее время уже выпущен и доступен для заказа целый ряд таких компонентов: модуль аналогового интерфейса с гальванической развязкой; модуль цифрового ввода/вывода; модуль релейного ввода/вывода; модуль последовательных интерфейсов, предоставляющий RS-232, RS-485, RS-422 и USB. В планах компании дальнейшее расширение этого модельного ряда как при помощи увеличения ассортимента предлагаемых последовательных интерфейсов (например, CANopen и Profibus), так и при помощи добавления дополнительных возможностей (модуль параллельной работы по схеме «ведущий–ведомый»).

Наряду со значительными внутренними изменениями новая серия семейства SM получила также и новую внешность (рис. 2). Прежде всего, стоит отметить габаритные размеры: при размерах корпуса 19″ SM3300 имеет теперь высоту 2U вместо 3U. На передней панели ЖК-дисплей заменил сегментные цифровые и светодиодные индикаторы для отображения состояния ИП. Рядом с дисплеем расположены кнопки управления, предназначенные для работы с меню. Помимо этого, здесь же находится разъем USB-интерфейса, предназначенный для копирования и переноса настроек. Установка требуемых значений напряжения и тока производится, как и ранее, поворотными ручками, расположенными на передней панели. Но теперь в них установлены энкодеры, чувствительность которых изменяется в зависимости от скорости их поворота, что позволяет с одинаковым удобством использовать их как для грубой, так и для точной установки напряжения. На задней панели источника питания остались соединители для подключения питающей сети и нагрузки и для подключения обратной связи и нагрузки, разъем Ethernet. Все прочие элементы, присутствовавшие на задней панели ранее, либо утратили актуальность (DIP-переключатели), либо были реализованы в виде сменных модулей. Для их установки на задней панели теперь доступно четыре отсека.

Рис. 2. Внешний вид источника питания серии SM3300. Модель SM 66-AR-110

Самым большим нововведением в части управления является появление ЖК-дисплея, позволяющего отобразить всю необходимую информацию и меню, открывающее доступ к широкому ассортименту настроек источника питания.

На дисплее постоянно отображаются текущие значения выходного напряжения и тока, а также заданные значения напряжения и тока. Кроме того, отображается режим работы с постоянным напряжением или постоянным током, текущий источник управления — интерфейс или лицевая панель и индикаторы состояний (наличие входного и выходного напряжения, перегрев, срабатывание ограничения по току или напряжению), а также наличие установленных модулей интерфейсов и др.

При помощи меню можно получить доступ как к настройкам, которые в предыдущих версиях реализовывались в виде кнопок и переключателей, так и к возможностям, которые являются новыми для семейства SM. Состояние источника при включении питания теперь возможно настроить. Задать можно не только включение или отключение выхода при подаче питания, но и требуемую величину напряжения и тока. Источник сигналов управления теперь можно сконфигурировать отдельно для тока и для напряжения. При этом вместе с обновлением аппаратной части теперь появилась возможность в качестве источника выбрать не только встроенный интерфейс (Ethernet) или переднюю панель, но и любой из четырех слотов расширения, если в него установлен модуль с соответствующим интерфейсом. Также при помощи меню производится настройка параметров самого дисплея: яркость, контраст, гашение экрана при отсутствии активности. Оповещение об изменении состояния источника питания теперь может производиться не только визуально, при помощи пиктограммы на ЖК-дисплее, но и звуковым сигналом, либо одновременно обоими способами или не производиться совсем. Новая версия ИП предусматривает индикацию до 13 различных изменений состояния: перегрев, ошибка входного напряжения, ошибка выходного напряжения, перегрузка поглотителя мощности, блокировка, дистанционное отключение, внутренняя ошибка, подключение LAN или USB, индикация работы по программе, подключение интерфейсных модулей, ограничение напряжения и тока. Легко видеть, что эти сообщения имеют совершенно разный уровень важности для нормальной работы с ИП. Соответственно, в серии SM3300 есть возможность индивидуально настроить способы индикации для каждого из этих состояний. Для встроенного интерфейса Ethernet меню открывает доступ ко всем параметрам, необходимым для настройки соединения. Кроме того, меню предлагает возможность защиты настроек паролем. Важным дополнением к функционалу серии SM3300 являются возможность сохранения настроек на flash-накопитель, который может быть подключен в разъем USB на передней панели, и возможность последующей загрузки их на этот же или другой ИП. Это может существенно облегчить работу в сложных установках, имеющих в своем составе несколько ИП SM3300.

Вместе с переходом на полностью цифровую платформу у источников питания Delta Elektronika появилась возможность обновления прошивки. Последние версии прошивок можно найти на сайте производителя www.DeltaPowerSupplies.com. Обновление производится по встроенному интерфейсу Ethernet при помощи веб-интерфейса, которым также оснащены ИП серии SM3300. Веб-интерфейс открывает доступ к управлению ИП при помощи обычного браузера. Это позволяет отказаться от необходимости установки на управляющем компьютере специального программного обеспечения и открывает возможность подключения к нему с широкого круга устройств.

Таким образом, источники питания Delta Elektronika BV претерпели существенные улучшения, в них значительно увеличено количество функций и сервисных возможностей.