ГлавнаяТехнические статьи и рекомендации инженеров ВЕСТ-ЭЛИсточники питания PULS: компактно, мощно, просто
Источники питания PULS

Источники питания PULS: компактно, мощно, просто

30.09.2015

Немецкая компания PULS разрабатывает и производит стандартные импульсные источники питания (ИП) с исполнением на дин-рейку. Штаб-квартира этой небольшой семейной компании находится в Мюнхене. Находясь в авангарде инновационных технологий, компания PULS зарекомендовала себя как надёжный партнёр и ведущий производитель импульсных ИП высокого качества на европейском и мировом рынке. Однако в нашей стране о ней мало кто знает. Цель данной статьи – познакомить отечественных инженеров – разработчиков с этой компанией.

Широкий ассортимент продукции

Компания PULS предлагает ИП различных функциональных возможностей и ценовой категории, от бюджетных вариантов только с основными функциями, до продуктов премиального сегмента для приложений с высокими техническими требованиями.

Уменьшение габаритов

Существенное уменьшение потерь мощности наряду с оптимальной тепловой моделью ИП позволяет ещё более минимизировать размеры конструкции. Компактность конструкции позволяет, как уменьшить габариты ИП, так и расширить возможности для креатива и творчества.

Щедрые резервы мощности

По мнению компании PULS, ИП более не должны быть «огромными» чтобы обеспечить требования к пиковым токам динамических нагрузок. В зависимости от серии, компания PULS гарантирует превышение мощности ИП до 25% или получение в виде бонуса Power® до 50%. Таким образом, потребитель с целью экономии, во многих случаях, может смело выбирать ИП в линейке на ступень меньшей мощности, чем требуется.

Надёжность

Одинаково высокие стандарты качества распространяются на все ИП компании PULS. Срок службы электролитических конденсаторов, которые использует PULS в своих разработках, указан в спецификации завода-изготовителя конденсаторов и, как правило, это не менее 50000 час. Среднее время наработки на отказ (MTBF) любого ИП не ниже 700 000 час. При этом компания PULS предоставляет своим ИП гарантию в течение 3-х лет.

Качество

«Для нас качество это значит производить продукцию и услуги, находясь на переднем крае технологий и функциональности, обеспечивать наших клиентов продуктом, не только удовлетворяющим их техническим требованиям, но также, что не менее важно, предложить изделия с хорошим соотношением цена/качество», - говорит Берхард Эрдль, основатель, президент и главный конструктор компании PULS.

Интерфейс и внутренние рабочие процедуры между отдельными бизнес процессами компании внедрены и описаны в документе под названием «Management System». Эта система управления построена и реализована на всех без исключения предприятиях. Таким образом, высокое качество продукции и услуг компании PULS не только обеспечивается, но и постоянно совершенствуется.   

Система менеджмента PULS была сертифицирована в 1996 г. немецким центром сертификации TUV в соответствии с международным стандартом ISO 9001. С 2002 г. эта система качества заработала на всех заводах PULS. По отзывам аудиторов TUV, во многих сферах производства система качества выходит далеко за рамки того, что необходимо для стандартной процедуры сертификации.

В процессе разработки новых изделий используются последние достижения в области технологий методов конструирования. Это необходимо, чтобы выявить на ранней стадии все возможные риски и не допустить дефектов на стадии производства. Для каждого нового проекта применяется т.н. технология FMEA - Failure Mode and Effects Analysis - анализ видов и последствий отказов.

Область применения метода охватывает все этапы жизненного цикла продукции и любые технологические или бизнес-процессы. Наибольший эффект дает применение FMEA на этапах разработки конструкции и процессов, однако и в действующем производстве метод может эффективно применяться для устранения несоответствий и их причин, не выявленных при разработке или обусловленных факторами изменчивости процессов производства (1).

Этот анализ полезен как с точки зрения разработки механической конструкции, которая выполняется с использованием САПР – 3D, так и отладки схемотехнических решений с использованием тепловых моделей и симуляторов. Кроме того в собственной испытательной лаборатории компании постоянно проводятся работы на «живых» образцах, где есть возможность протестировать любую проблемную зону изделия. В этом компания PULS идёт дальше, чем требуется по действующим стандартам.

И наконец, каждый вновь изготовленный ИП перед отправкой клиенту подвергается многоступенчатой тестовой проверке.

  • Качество пайки каждой платы проверяется визуально в соответствии с международным стандартом IPC A 610.
  • С помощью новейшего оборудования каждая плата подвергается испытанию в реальной схеме, чтобы исключить наличие каких-либо ошибочно установленных или неисправных компонентов.
  • Каждый ИП проходит интенсивный тест «на выживание», при этом каждый элемент получает повышенную нагрузку, тем самым обеспечивается максимальная безопасность готового устройства: любой ненадёжный компонент при этом просто выгорает.
  • И, наконец, все параметры ИП проверяются на соответствие требованиям документации и протоколируются.

Семейство DIMENSION

Семейство источников питания серии DIMENSION отличается от всех других значительным достижением в области технологии в части реализации широкого спектра технических новинок.

Это новое поколение блоков питания предлагает дополнительные возможности, которые включают в себя: компактный размер, мощный выход, высокий КПД, надежную конструкцию, прочный корпус, простой функционал и легкость интеграции и эксплуатации. Семейство источников питания серии DIMENSION включает в себя четыре серии ИП: серии C,Q,X и U.

C серия – ИП общего применения

Источники питания и DC/DC конвертеры серии С позиционируются как ИП общего применения.

Простые однофазные ИП этой серии помещённые в компактный корпус, имеют высокую надёжность и низкую цену.

Краткие характеристики:

  • Однофазный вход.
  • 20% -й запас по мощности.
  • Рабочая температура (-25 … +60) °C без ухудшения характеристик.
  • Низкий пусковой то.

ИП серии C включают в себя весь основной набор функций и имеют 20%-й запас по мощности. Этот резерв может быть использован в непрерывном режиме при температуре окружающей среды до +45°C (рис. 1). Потребителю доступен как вариант с широким диапазоном входных напряжений, так и модели с фиксированными входными напряжениями на 115В или 230В, что для многих приложений вполне приемлемо, а стоимость таких ИП существенно ниже (рис. 2).

рис1.jpg
рис2.jpg
Рис. 1. График выходной мощности для ИП серии C. Рис. 2. Внешний вид ИП серии C.

Q серия - ИП премиум класса

Однофазные и трёхфазные ИП серии обладают минимальными потерями и множеством дополнительных возможностей. Все ИП этой серии имеют 50% запас по мощности. Данная серия классифицируется как «Лучшая в своём классе».

Краткие характеристики:

  • Расширенный диапазон входного напряжения переменного тока (85-276) В
  • Расширенный диапазон входного напряжения постоянного тока (88-375) В
  • 50% - й запас по мощности
  • Рабочая температура (-25 … +60) °C без ухудшения характеристик.
  • Самый низкий пусковой ток (кроме QS20.244)
  • «DC-ОК» контакт реле диагностики
  • Активный PFC
  • Малый пусковой ток
  • Активный фильтр от импульсных помех
  • Быстрое подключение к пружинным клеммам.
Широкий набор функций ИП серии Q и активный PFC способен удовлетворить самого взыскательного потребителя. Уникальная конструкция пружинных клемм предлагает простое решение по подключению проводов к ИП, обеспечивая надёжный и длительный контакт (рис. 3). Q – серия обеспечивает 50%-й запас по мощности (BonusPower®), широкий диапазон входных напряжений сети и предельную в своём классе эффективность.

Функция BonusPower® включает в себя менеджер питания, который активно ограничивает продолжительность режима работы, в котором ИП может гарантировать больше, чем номинальный ток (рис. 4). Превышение мощности изначально учтено при разработке, поэтому нет никакой опасности для устройства.

рис3.jpg
рис4.jpg
Рис. 3. Внешний вид ИП серии Q Рис. 4. График гарантированного 150%-го запаса по мощности ИП серии Q
В табл. 1 и 2 приведены основные параметры ИП серии Q.
pulstab1.png
Табл. 1. Основные параметры ИП серии Q
pulstab2.png
Таблица 2. Основные параметры ИП серии Q (продолжение)

X cерия – 3-х фазные регулируемые ИП

ИП с низкими потерями для питания маломощных двигателей постоянного тока и других не критических нагрузок.

Краткие характеристики:

  • 3-х фазный вход
  • 25% - й запас по мощности
  • Рабочая температура (-25 … +60) °C без ухудшения характеристик
  • Отсутствие всплесков пускового тока
  • Эффективность до 96%
  • Защита от перегрузки
  • Простая диагностика
ИП Х-серии работают на основе инновационной технологии, построенной на концепции резонансного преобразования при питании от 3-х фазной сети (рис. 5). Эта серия стабилизирует выходное напряжение в основном диапазоне питающей сети (360-440)В. Как только входное напряжение выходит за пределы этого диапазона, напряжение на выходе начинает пропорционально изменяться. Требование минимальной нагрузки для ИП серии X составляет всего 5% от номинальной. Х-серия является идеальным питанием для систем привода постоянного тока, нагревательных систем, питания клапанов и т.п. систем, где не требуется высокая точность регулировки выходного напряжения ИП. Эти источники не позволяют достичь регулировки выходного напряжения в полном диапазоне и с высокой точностью, однако они значительно лучше справляются с этим, чем трансформаторные ИП (рис, 6). Изделия Х-серии весят всего 1,4 кг при мощности 960 Вт, при этом имея 25%-й запас по мощности для динамических нагрузок и защиту от перегрузки по току.

рис5.jpg
рис6.png
Рис. 5. Внешний вид ИП серии X        Рис. 6. Регулировочная характеристика выходного напряжения ИП серии X

U серия – буферные модули и источники бесперебойного питания (ИБП)

ИП серии U используются с собственным буферным модулем или с внешней батареей.
Краткие характеристики:
  • Использование только одной батареи на 12В
  • Постоянное выходное напряжение в буферном режиме
  • Защита от перегрузок
  • Функции диагностики и контроля

ИБП данной серии имеют стабилизированное выходное напряжение, которое не имеет тенденцию к снижению в буферном режиме, как это обычно бывает с другими бесперебойниками. Благодаря встроенной батарее, ИБП UBC10 очень компакты. В изделии UB10 батарея внешняя и потребитель может сам выбирать параметры аккумулятора. Фишка здесь в том, что для получения выходного напряжения 24В, необходима только одна 12-и В батарея (single battery concept). Всё остальное берёт на себя встроенный преобразователь. Таким образом, обеспечивается компактность системы, и исключаются проблемы, связанные с последовательным соединением двух аккумуляторов.

рис7.jpg
ris8.png
Рис. 7. ИП серии U с внешним аккумулятором    Рис. 8. Типовые бэк-ап характеристики: UBC10 со встроенным аккумулятором 5 Ач (оранжевая кривая), с внешним аккумулятором 7 Ач (белая кривая), с внешним аккумулятором 26 Ач (зелёная кривая).  

Резервирование

Надёжность систем питания может быть увеличена, если использовать схему с резервированием. С точки зрения резервирования необходимо установить хотя бы один дополнительный ИП на требуемую нагрузку. При этом для корректной работы такой схемы ИП должны быть развязаны по постоянному току. Для этой цели компания PULS выпускает специальные развязывающие диодные модули (рис. 9 а, б). Светодиодные индикаторы и релейные контакты DC-OK таких модулей позволяют визуально или дистанционно отслеживать работоспособность схемы резервирования (рис. 10).

рис9.jpg ris9b.png
а)
б)
Рис.9.Развязывающий диодный модуль YRM2.DIOD (а) и его функциональная схема (б)
рис10.png
Рис. 10. Схема резервирования стандартного ИП с помощью диодного модуля YRM2.DIOD.

Данная схема удобна там, где необходимо создать резервное питание на уже работающем оборудовании. Компания PULS выпускает и блоки питания уже со встроенной схемой развязки. Применение таких ИП позволяет построить систему резервирования без дополнительного оборудования (рис. 11).

рис11.png
Рис.11. Схема резервирования, построенная на ИП серии SLR10 со встроенной схемой развязки.

Сетевые технологии

Некоторые ИП компании PULS, например, QS5.DNET (рис. 12 (а)) поддерживают работу по протоколу DeviceNet™. Это сетевое решение, которое предоставляет полноценную инфраструктуру для установления соединений между устройствами с поддержкой полной взаимозаменяемости приборов от разных производителей. Таким образом, при помощи DeviceNet™ несколько модулей можно объединить в единую сеть с общей CAN шиной, а диагностика обеспечивает упреждающие сообщения об отказах и облегчает поиск неисправностей.

В своё время широкое распространение в промышленной автоматике получила также спецификация AS-Interface. Это двухпроводная линия, предназначена для передачи дискретных, аналоговых сигналов и питания по одному проводу. Поэтому такие ИП делаются с выходным напряжением 30.6V, а чтобы сигналы, передаваемые по шине данных, не были повреждены, необходимо исключить модуляцию напряжения питания на шине AS-Interface®. С этой целью выходы таких ИП делаются индуктивными и такие ИП для других применений уже не подходят.

Для защиты кабеля AS-Interface®, ИП на 8А имеют электронный предохранитель, который отключает выход при перегрузке после 2-5 секунд. Устройства к данной сети подключаются специальным плоским кабелем с использованием технологии прокола изоляции (пирсинг-кабель), что позволяет устанавливать модули в любом месте сети без предварительной подготовки. Для питания устройств соединённых по протоколу AS-Interface у компании PULS имеется серия SLA, одно из таких устройств - SLA3.100 (рис. 12 (б)).

рис12а.jpg рис12б2.jpgрис12б.jpg
а)
б)
Рис.12. Модули QS5.DNET (а) и SLA3.100 с кабелем (б).

Расходы на электроэнергию

Компания PULS постоянно работает над повышением эффективности своих ИП, что позволяет уменьшить энергопотребление устройств и таким образом снизить расходы на электроэнергию. Затраты на такие ИП быстро окупаются и экономия при эксплуатации ИП со временем может даже превысить стоимость изделия.

ATEX

Компания PULS успешно освоила ИП для использования во взрывоопасных средах. Эти ИП серии DIMENSION были протестированы в соответствии с EN 60079-15 и могут быть использованы в помещениях категории 3G, зона 2.   

Заключение

Усилия компании PULS сосредоточены сегодня только на ИП с монтажом на дин-рейку. Передовые технологии и совершенное производство позволяют команде разработчиков компании PULS под руководством Берхарда Эрдля (Bernhard Erdl) производить по-настоящему инновационные продукты и решения. Высочайшие технические характеристики семейств продуктов SilverLine и MiniLine быстро сделали их стандартом на рынке ИП, а серия DIMENSIONS закрепила этот успех. За высокое качество и технические характеристики ИП компания PULS в 2006 году была награждена престижной премией Frost & Sullivan Technology Leadership Award.

Многолетний опыт в сочетании с поставленными целями позволяет компании и сегодня задавать тон в развитии ИП на мировом рынке.

Литература.

1. Дмитриев А.Я., Митрошкина Т.А. Краткие методические указания по FMEA, библиотека. www.new-quality.ru (2012).

2. www.pulspower.com

3.Статья "Источники питания PULS: компактно, мощно, просто." (pdf)


Перейти к списку статей