Az egyenáramú-egyenáramú modulos tápegységeket egyre gyakrabban használják olyan iparágakban, mint a távközlés, az ipari automatizálás, az energiaszabályozás, a vasúti szállítás, a bányászat és a védelem. Moduláris felépítésük hatékonyan leegyszerűsíti az ügyfelek áramkör-tervezését, miközben növeli a rendszer megbízhatóságát és a karbantartási hatékonyságot. Ugyanakkor a különböző részágazatok eltérő jellemzői miatt a követelmények természetesen eltérőek. Ez a cikk elsősorban az energiaiparban használt teljesítménymodulok kiválasztására összpontosít.
Az egyenáramú-egyenáramú modulos tápegységeket egyre gyakrabban használják olyan iparágakban, mint a távközlés, az ipari automatizálás, az energiaszabályozás, a vasúti szállítás, a bányászat és a védelem. Moduláris felépítésük hatékonyan leegyszerűsíti az ügyfelek áramkör-tervezését, miközben javítja a rendszer megbízhatóságát és a karbantartási hatékonyságot. Ugyanakkor a különböző részágazatok eltérő jellemzői miatt a követelmények természetesen eltérőek. Ez a cikk elsősorban az energiaiparban használt teljesítménymodulok kiválasztási kritériumait mutatja be.
Az elektromos hálózatok összetettsége miatt az energiaipar változatos követelményeket támaszt a DC{0}}DC tápegységekkel szemben. Az alábbiakban a Yulin Technology szerkesztősége röviden felvázol néhány kulcsfontosságú kiválasztási kritériumot:
1. Alacsony-terhelés nélküli energiafogyasztás
Az energiaiparban bizonyos felügyeleti eszközök csak abnormális körülmények között aktiválódnak, és jelentős áramot igényelnek, de normál működés közben hosszabb ideig készenléti üzemmódban maradnak, például az FTU-k és a -feszültség{1}}megszakadásgátló modulok. A legtöbb ilyen rendszer akkumulátort használ tartalék áramforrásként. Ha a DC-DC modul terhelés nélküli energiafogyasztása túl magas, az olyan problémákhoz vezethet, mint például az akkumulátor rövid üzemideje és az akkumulátor idő előtti meghibásodása. Például egy bizonyos anti-villódzásgátló modulnál, amikor áramszünet lép fel, a tápmodulnak körülbelül 20 W-ot kell adnia a relének 1,5 másodpercen belül; azonban a relé legtöbbször nem aktiválódik, és a rendszer terhelés nélkül működik. Ebben a forgatókönyvben az akkumulátor energiáját a DC-DC modul fogyasztja; minél nagyobb a terhelés nélküli{13}}energiafogyasztás, annál rövidebb az akkumulátor üzemideje. Az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében a tápegység terhelés nélküli energiafogyasztása nem haladhatja meg a 0,3 W-ot, míg a kereskedelemben kapható 20 W-os tápegységek terhelés nélküli energiafogyasztása általában 0,5 W és 1,5 W között van.
2. Nagy hatékonyság a teljes terhelési tartományban
Ahogy fentebb említettük, az energiaiparban sok eszköz kis terhelés mellett, vagy akár terhelés nélkül is{0}}működik huzamosabb ideig. Ezért a teljes terhelési tartományban a magas hatásfok elérése kulcsfontosságú az áramellátó rendszer megbízhatósága szempontjából. Ezt a szempontot azonban a legtöbb tápegységgyártó gyakran figyelmen kívül hagyja. Műszaki jellemzői vonzóbbá tétele érdekében sok gyártó arra törekszik, hogy teljes terhelés mellett is nagyon magas hatásfokot érjen el, de kis terhelés esetén a hatásfok jelentősen csökken (5–50%). Ez magasabb tényleges üzemi hőmérséklet-emelkedést eredményez a tápegység modulban, ami egy sor termikus tervezési problémához vezet. Valójában az áramellátó rendszerek esetében a teljes terhelési tartományon belüli nagy hatásfok kisebb teljesítményveszteséget és hőmérséklet-emelkedést jelent, ami hatékonyan növeli a rendszer megbízhatóságát. Ezért a tápegység kiválasztásakor különös figyelmet kell fordítani annak hatékonysági görbéire terhelés nélküli és kis{10}}terhelés esetén.
3. Magas leválasztási feszültség, alacsony leválasztási kapacitás
Az ipari vezérlési szektorban az egyenáramú-DC tápmodulok általában csak 1500 VDC leválasztási feszültséget igényelnek. Mindazonáltal az energiaipar vezérlőrendszerei általában 3000 VDC vagy annál nagyobb ellenállási feszültségű teljesítménymodulokat választanak, hogy biztosítsák, hogy a vezérlőrendszert ne érintse külső interferencia.
A teljesítményelektronikai termékeknél az is fontos, hogy minimalizáljuk a parazita kapacitást az elsődleges és a szekunder oldal között. Ehhez a lehető legalacsonyabb leválasztási kapacitású tápmodulokat kell kiválasztani, hogy csökkentsék az általános-módú interferenciák rendszerre gyakorolt hatását. Általában az 1–2 W-os, szabályozatlan nyílt-hurkú DC-DC konvertereknél, amelyeket a meghajtók táplálására használnak, ajánlatos 10 pF alatti leválasztókapacitású modulokat választani, míg a zárt-hurkú DC-DC konvertereknél a 150 pF leválasztókapacitású modulokat kell választani, amikor csak lehetséges.
4. EMC jellemzők
Az EMC teljesítmény biztosítja az elektronikus rendszerek normál és biztonságos működését. Jelenleg az elektronikai ipar szigorú követelményeket támaszt a termékek EMC teljesítményére vonatkozóan. A rossz EMC-kezelés a rendszer alaphelyzetbe állításához, újraindításához vagy akár idő előtti meghibásodáshoz vezethet; ezért a kiváló EMC-jellemzők növelhetik az energiatermékek versenyképességét.
5. Hőmérséklet határértékek jellemzői
Az energiaipari termékeket a földrajzi régiók széles skáláján alkalmazzák, a trópusi Hainan rekkenő hőjétől az északkeleti telek csípős hidegéig, és a legtöbb terméket kültéri környezetben telepítik. Ezért a DC-DC modul tápegységeinek működési hőmérsékleti tartományának legalább -40 foktól +85 fokig kell lennie.
Az extrém hőmérsékletű tesztelés a tápmodulok megbízhatóságának igazolására szolgáló módszer, beleértve a magas-hőmérsékletű öregedést, a magas- és alacsony-hőmérsékletű élő-terhelési teljesítménytesztet, a magas-alacsony hőmérsékletű kerékpáros sokkteszteket, valamint a hosszú-magas{{6}{7}hőmérsékletű és magas páratartalmú{7}tesztet. A tápegység megfelelő fejlesztése mindezen teszteken megy keresztül. A megbízhatósági tesztek elvégzése fontos referencia a termék kiválasztásához.
A DC{0}}DC tápmodulok kiválasztásánál figyelembe kell venni az energiaipar sajátos jellemzőit. Például, ha a teljes energiaellátó rendszer nagyobb energiahatékonyságot igényel, akkor nagy hatékonyságú és alacsony terhelés nélküli energiafogyasztású tápmodulokra van szükség. Ezenkívül figyelembe kell venni a rendszer stabilitását különböző EMC-interferencia körülmények között, ami kiváló EMC-teljesítményű tápmodulokat tesz szükségessé. Hasonlóképpen, míg a tápegység csupán funkcionális alkatrész, az energiaellátó rendszer megbízhatóságának növelése átfogóbb megközelítést igényel, amely figyelembe veszi a rendszerszintű alkalmazástervezést.