ГлавнаяТехнические статьи и рекомендации инженеров ВЕСТ-ЭЛБлоки питания на DIN-рейку с активным охлаждением от Nextys
Блоки питания на DIN-рейку с активным охлаждением от Nextys

Блоки питания на DIN-рейку с активным охлаждением от Nextys

19.09.2017

Marius Ciorica
Перевод: Александр Савельев


1.    Введение

Современные источники питания (ИП) на дин-рейку включают в себя следующие основные особенности:
А) Компактность
Б) Надёжность
В) Высокий КПД
Г) Работа в неблагоприятных условиях окружающей среды

ИП на дин-рейку выпускаются в Германии уже более 30 лет.

В то время не было никаких серьезных ограничений по габаритным размерам устройств и их эффективности, поскольку гениальная DIN-рейка, как способ фиксации изделия, уже решал многие проблемы, связанные с легкостью установки и эксплуатации различных устройств, используемых в промышленной автоматизации. Использование ИП на дин-рейке все еще не было популярным на некоторых рынках (например, в Азии) или в некоторых отраслях промышленности (например, в приложениях с различными обрабатывающими станками).

В то время принудительное охлаждение вентиляторами ограничивалось специальными источниками питания, применяемыми в телекоммуникациях, в лабораториях, на транспорте и т.п., в основном из-за того, что высоконадежные вентиляторы были относительно дорогими, и им часто требовалась регламентная проверка и замена.

Традиционно, немецкие производители стимулировали производство ИП с естественным охлаждением для промышленной DIN-рейки, что и было растиражировано большинством азиатских производителей ИП.

2.     Проблемы и решения, касающиеся вентиляторов для ИП на дин-рейку.

Основные проблемы использования вентиляторов в ИП были связаны с:

1) Надежностью вентиляторов (время безотказной работы)
2) Их размером
3) Производимым шумом (звуковым и электрическим)
4) Поведением ИП в средах с проводящей пылью

В то время, как проблемы 1,2 и 3 в значительной степени уже давно решены, проблема использования ИП в запылённых помещениях до сих пор остаётся актуальной и сегодня.

Как компания Nextys решает эти проблемы?

1.      Использование вентиляторов с шарикоподшипниками, как это сделано в моделях MAGLEV с надлежащим уплотнением зазоров. При этом ожидаемый срок службы составляет более 50 000 час. Существуют также модели ИП с классом защиты IP67.
2.      Использование электронного управления вентилятором
3.      Контроль теплового режима ИП с целью обеспечения прерывистого режима работы вентиляторов, что обеспечивает увеличение срока службы ИП.
4.      Использование вентиляторов с низким уровнем шума.

Методы монтажа вентиляторов для большинства стандартных ИП были улучшены, что облегчило интеграцию вентиляторов в конструкцию ИП.

3.     Преимущества использования вентиляторов в динреечных ИП.

Прогресс в технологиях привел к улучшению эффективности и компактным решениям для ИП < 500 Вт, основанных на естественном конвекционном охлаждении. Однако какими бы ни были технологии и эффективность ИП, всегда будет выделяться тепло на таких компонентах ИП, как магниты, силовые полупроводники, резисторы и т.д. Для уровней мощности более 500 Вт даже при эффективности 96% (и это ещё не стандарт) рассеиваемая мощность может достигать 20 Вт и более.

Проблема заключается в том, что это тепло сосредоточено на компонентах, которые не всегда возможно установить на радиатор, а естественной конвекцией их охлаждать нелегко. Это, как следствие, приводит к наличию горячих точек со связанным с этим механическим напряжением конкретных компонентов.

Традиционный подход c использованием алюминиевых охладителей имеет некоторые недостатки:

1) Размер ИП
2) Требуемая высокая квалификация для правильного позиционирования теплогенерирующих компонентов для получения наилучшего воздушного потока
3) Стоимость компонентов
4) Неравномерное охлаждение рассеивающих тепло компонентов с последующим появлением «горячих точек».
5) Индуцированное тепло на печатной плате, которое не может хорошо рассеиваться только через естественную конвекцию.
6) Невозможность соблюдения определенных температурных условий.

Использование вентиляторов, особенно для ИП с мощностью более 500 Вт, удачно решает вышеупомянутые проблемы и даёт следующие преимущества:

1) Увеличенный срок службы ИП из-за охлаждения чувствительных к температуре деталей и компонентов таких, как электролитические конденсаторы, резисторы, магниты и т.п.
2) Расширение диапазона рабочих температур и возможность использования ИП при высокой температуре окружающей среды.
3) Уменьшение габаритов ИП
4) Повышение кпд.

Основными рисками при использовании активного охлаждения являются:

a) термическая недооценка некоторых компонентов
b) сложность в обеспечении надлежащего питания / управления вентилятором
c) сложность в обеспечении тепловой защиты устройства

Все вышеперечисленные риски минимизируются с помощью ИП, разработанных компанией NEXTYS.

4.     Опыт NEXTYS в охлаждении ИП вентиляторами

Nextys ИП 960

Компания NEXTYS разработала и продала с 2008 года до настоящего времени более 50 000 шт. ИП (различные модели с мощностью 720, 960 и 2400 Вт - см. Рис. 1, 2 в качестве примеров конструкции), которые используют принудительное охлаждение вентиляторами постоянного тока. До сих пор не сообщается ни об одном отказе вентилятора! В качестве дополнительного доказательства того, что активное охлаждение не должно быть проблемой для ИП на дин-рейку, мы можем считать, что серверные источники питания и другие, критически важные приложения используют охлаждение вентилятором с отличными результатами.

Nextys ИП 2400 Вт

Традиционно ориентированные европейские производители дин-реечных ИП медленно, но меняют концепцию на принудительное охлаждение для ИП высокой мощности или высокого температурного диапазона, предлагая компактное, дешевое и долговечное альтернативное решение для существующих конструкций.

Из-за указанных преимуществ, как показано выше, компания NEXTYS поддерживает принудительное охлаждение для ИП мощностью более 500 Вт.


Источник:

http://www.nextys.com/files/sito/application_notes/AN005_Fan_Cooling_and_DIN_Rail_Power_Supplies_V1-0.pdf

Для ознакомления с полным ассортиментом источников питания Nextys перейдите по этой ссылке. И сделайте заказ уже сегодня!