Применение преобразователей напряжения фирмы COSEL

Фирма COSEL, Япония является одним из ведущих мировых производите-лей изделий, предназначенных для построения систем электропитания РЭА. Фирма производит стабилизированные преобразователи переменного напряжения в постоянное (AC/DC) и постоянного напряжения в постоянное (DC/DC), выпускаемые различными сериями. Каждая серия представляет собой совокупность моделей устройств, имеющих одинаковое назначение и единый стиль конструктивного исполнения. Модель характеризуется величиной выходной мощности и типом выхода (рис.1).

 

Каждая модель имеет несколько модификаций, реализующих различные комбинации входных и выходных напряжений из ряда, принятого для данной серии. Основные электрические параметры и кон-структивные особенности преобразователей приведены в табл.1, 2 и 3.

Табл.1. Преобразователи типа AC/DC1

Серия
Модель
Входное напряжение, В
Ряд выходных напряжений, В
КПД2, %(cosj)
Тип выходов3

AD
AD240, AD480, AD960
85…132/170…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц)
24
85
Одиночный

DP4
DPA500
85…264(перем. 1-фазное 47…63 Гц)
360
95(0,98)

LDA
LDA10, LDA15, LDA30, LDA50, LDA75
85…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц) или 110…370 (пост.)
3, 5, 12, 15, 24, 48
68…82

LDA100, LDA150, LDA300
85…132/170…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц)
72…83

P
P15, P30
85…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц) или 110…370 (пост.)
73…82

P50, P100, P150, P15005
85…132/170…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц) или 220…370 (пост.)
72…83

P300, P600
85…132/170…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц)
74…84

PAA4
PAA50, PAA75, PAA100, PAA150, PAA300, PAA600
85…264 (перем. 1-фазное 47…63 Гц)
67…83 (от 0,95 до 0,99)

PMC
PMC15, PMC30
85…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц) или 110…370 (пост.)
5 и ±12, 5 и ±15, ±5 и 12
65
Одиночный и дуальный

PMC50
85…132/170…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц)
70

PMC75, PMC100
85…132/170…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц) или 220…370 (пост.)
75

UA
UAF5004
85…264 (перем. 1-фазное 47…63 Гц)
3, 5, 12, 24, 48
67…80 (0,99)
Одиночный

UAW125, UAW250, UAW500
85…132/170…264 (перем. 1-фазное 47…63 Гц)
70…85

YA
YAS5, YAS10
85…264 (перем. 1-фазное 47…440 Гц) или 110…370 (пост.)
5, 12
65…72

YAW5, YAW10
±12(24), ±15(30)
67…72
Дуальный


Табл.2. Преобразователи типа DC/DC

Серия
Модель
Ряд входных напряжений, В
Ряд выходных напряжений, В
КПД1, %
Тип выходов2

DA
DAS50, DAS100
(36…72)
5, 12
82
Одиночный

(88…370)
5, 12, 24

Z
ZS1R56, ZS3, ZS6, ZS10
5, 12, 24, 48
5, 12, 15
60…80

ZW1R5, ZW3, ZW6, ZW10
±12 (24),±15 (30)
Дуальный

ZU
ZUS1R5, ZUS3, ZUS6, ZUS10
5, 12, 15
67…82
Одиночный

ZUS15, ZUS25
5, 12
80…85

ZUW1R5, ZUW3, ZUW6, ZUW10
±12 (24), ±15 (30)
67…83
Дуальный

ZUW15, ZUW25
81…85

Примечания к табл.1 и 2.

  • Приведены только те модели преобразователей типа AC/DC, которые со-вместимы по входному напряжению с отечественной электросетью.

  • Приведен диапазон типовых значений КПД для исполнений.

  • Типы выходов показаны на рис.1.

  • Корректоры коэффициента мощности.

  • Для модели PT1500 входное напряжение 170…264 В переменное 3-х фазное 47…440 Гц.
  • Цифровой код, следующий за буквенным префиксом указывает выходную мощность, сочетание символов 1R5 обозначает мощность 1,5 Вт.(напр.ZUS10 — 10Вт.ZUS1R5 — 1,5 Вт.)



  • Табл.3. Конструктивное исполнение изделий

    Серия
    Конструктивное исполнение
    Габаритные размеры1, мм
    Рабочие диапазоны температур2, °C

    AD
    Для установки на шасси. Имеет металлический перфорированный корпус
    от 220x99x75 до 242×141,6×89
    0…+60, 0…+65, -10…+65

    LDA
    Для установки на шасси. Имеет разновидности с перфорированным кожухом и без кожуха
    от 125x57x32 до 295x108x47
    -10…+60, -10…+70

    P
    Для установки на шасси. Имеет разновидности с перфорированным кожухом и без кожуха. Может комплектоваться встроенным вентилятором
    от 117x97x39 до 350x200x97
    -10…+65, -10…+60

    PAA
    от 171x85x37 до 228x190x92
    -10…+65

    UA
    от 215x98x30 до 335x140x45
    -10…+55, -10…+60

    PMC
    Для установки на шасси. Имеет разновидности с перфорированным кожухом и без кожуха
    от 110x60x37 до 238x93x48
    0…+60, 0…+65, -10…+65

    YA
    Для установки на печатную плату. Имеет штыревые выводы.
    58x45x19,5 и 65x45x21
    -10…+70

    Z
    от 33×20,7×10 до 47×31,5×13,9
    -10…+60, -10…+70

    ZU
    от 27,5x18x7 до 65x50x8,5
    -20…+71

    DP
    Для установки на шасси или на печатную плату. Есть возможность крепления теплоотвода. Имеет штыревые выводы.
    130x58x12,7
    -20…+85

    DA
     
    115x58x12,7 и 130x58x12,7
    -10…+85

  • Взяты минимальный и максимальный габаритные размеры корпусов преобразователей, входящих в серию.

  • Приведены разновидности диапазонов температур, в которых работают различные модели, входящие в серию.

  •     Рассмотрим функциональные особенности преобразователей и различные аспекты их практического применения.
        Выбор поддиапазона входного напряжения (85…132 В или 170…264 В), в зависимости от конкретной модели преобразователя типа AC/DC, производится автоматически или вручную. Автоматический выбор осуществляется встроенной схемой, анализирующей величину питающего напряжения. Ручной выбор производится установкой перемычек на блоке внешних контактов преобразователя. Неправильная установка перемычек может вывести преобразователь из строя.
         Автоматический выбор поддиапазона входного напряжения реализован в моделях LDA(10, 15, 30, 50, 75, 100, 150, 300), P(15, 30, 300, 600), PAA(50, 75, 100, 150, 300, 600), UAW(125, 250, 500), PMC(15, 30), YAS(5, 10) и YAW(5,10).
        Отдельные модели преобразователей имеют функцию дистанционного включения, что существенно повышает их гибкость для применения в современных системах электропитания РЭА. Один из вариантов схемы дистанционного включения показан на рис.2.

     

    Для запуска преобразователя необходимо подать высокий уровень напряжения на вход +RC относительно входа -RC, либо просто оставить вход +RC незадействованным. Для выключения преобразователя на вход +RC подается низкий уровень напряжения относительно входа -RC, либо входы +RC и -RC соединяются накоротко. Существуют и другие варианты дистанционного включения. Они подробно описаны в руководящих материалах фирмы-производителя. Модели, имеющие функцию дистанционного включения, приведены в таблице 4.

    Таблица 4. Встроенные функции преобразователей

    Серия
    Дистанционное включение
    Дистанционное измерение напряжения на нагрузке
    Возможность точной подстройки выходного напряжения

    AD
    AD480
    AD
    AD240, AD480, AD960

    LDA
    LDA300
     
    LDA10, LDA15, LDA30, LDA50, LDA75, LDA100, LDA150, LDA300

    P
    P300, P600, P1500
    P100, P150, P300, P600, P1500
    P15, P30, P50, P100, P150, P300, P600, P1500

    PAA
    PAA50, PAA75, PAA100, PAA150, PAA300, PAA600
    PAA100, PAA150, PAA300, PAA600
    PAA50, PAA75, PAA100, PAA150, PAA300, PAA600

    UA
    UAW250
    UAW125, UAW250, UAW500, UAF500
    UAW125, UAW250, UAW500, UAF500

    PMC
     
     
    PMC15, PMC30, PMC50, PMC75, PMC100

    YA
     
     
     

    Z
     
     
     

    ZU
    ZU15, ZU25
     
    ZU15, ZU25

    DP
     
     
     

    DA
    DAS50, DAS100
     
    DAS50, DAS100 DAS50, DAS100

        При использовании мощных источников питания, работающих при больших токах нагрузки, неизбежно возникает проблема падения напряжения в соединительных проводах. Даже если применяются провода большого сечения, падение напряжения может составить несколько десятых долей вольта, что существенно ухудшает качество стабилизации. Для устранения влияния соединительных проводов стабилизатор должен измерять напряжение не на своих выходных зажимах, а непосредственно на нагрузке, как показано на рис.3. Провода для дистанционного измерения напряжения должны быть экранированными или выполненными в виде витой пары, а параллельно нагрузке рекомендуется устанавливать электролитический конденсатор. Модели стабилизаторов, имеющих входы для дистанционного измерения напряжения (+S, -S), приведены в табл.4.

     

        Большинство преобразователей имеет возможность точной подстройки выходного напряжения (табл.4). В зависимости от конкретной модели подстройка осуществляется либо с помощью встроенного потенциометра, либо с помощью внешнего потенциометра. На рис.4 показана схема регулировки выходного напряжения с использованием входа точной настройки TRM и внешнего потенциометра VR. В тех случаях, когда точной подстройки не требуется, вход TRM должен оставаться незадействованным. При этом выходное напряжения будет в пределах допуска, указанного в технической документации.

     

        Для повышения надежности в преобразователях применяются, в различных сочетаниях, встроенные схемы защиты от бросков входного тока, от перегрузки по выходному току, от превышения выходного напряжения и от перегрева.
        Кратковременные броски входного тока, обусловленные процессами заряда емкостей в преобразователе и нагрузке, возникают в момент подачи питающего напряжения. Если не принимать специальных мер, то пиковая сила тока может достигать величины порядка 100 А, что может привести к повреждению преобразователя. Поэтому все преобразователи типа AC/DC имеют встроенные схемы защиты, ограничивающие величину бросков до безопасного уровня. Применение LC-фильтров, подавляющих пульсации входного напряжения, также способствует уменьшению бросков входного тока.
        Встроенная схема защиты от перегрузки по току предотвращает поврежде-ние преобразователя при коротких замыканиях на выходе. Срабатывание защиты происходит, если выходной ток превышает 105% от максимально допустимого значения. При этом снижаются выходное напряжение и выходной ток. После устранения причины перегрузки устройство автоматически возвращается в нормальный режим. Однако, отдельные модели преобразователей после устранения причины перегрузки требуют отключения входного напряжения на не-сколько минут. Следует заметить, что при нелинейной инерционной нагрузке (лампы накаливания, электродвигатели и т. п.) могут иметь место случаи, когда при подаче входного напряжения сразу срабатывает защита от перегрузки и стабилизатор не может выйти из этого состояния.
        Встроенная защита от превышения выходного напряжения срабатывает, если напряжение на выходных контактах преобразователя превышает 115…140% от номинального значения. После срабатывания защиты входное напряжение должно быть отключено на некоторое время (порядка 2-3 минут), зависящее от величины входного напряжения и конкретной модели преобразователя. При последующем подключении входного напряжения нормальный режим работы будет восстановлен. Срабатывание защиты от превышения выходного напряжения может произойти, в частности, при подстройке выходного напряжения, а также в процессе проверки пользователем работоспособности своей аппара-туры при повышенных напряжениях питания.
       Защита от перегрева срабатывает либо когда температура превысит заданный порог, либо когда останавливается встроенный вентилятор, либо когда выходной ток в течение заданного интервала времени превышает максимально допустимый. При этом следует отключить входное напряжение на время, достаточное для полного остывания преобразователя. После возобновления подачи входного напряжения работоспособность устройства восстанавливается. Во избежание перегрева не рекомендуется использование преобразователей в за-пыленных и плохо вентилируемых отсеках.
        Применение различных схем защиты в рассматриваемых моделях преобразо-вателей показано в таблице 5.

    Таблица 5. Встроенные схемы защиты

    Серия
    Защита от перегрузки по выходу
    Защита от превышения выходного напряжения
    Защита от перегрева

    AD
    AD240, AD480, AD960
    AD960
    AD960

    LDA
    LDA10, LDA15, LDA30, LDA50, LDA75, LDA100, LDA150, LDA300
    LDA10, LDA15, LDA30, LDA50, LDA75, LDA100, LDA150, LDA300
    LDA300

    P
    P15, P30, P50, P100, P150, P300, P600, P1500
    P15, P30, P50, P100, P150, P300, P600, P1500
    P1500

    PAA
    PAA50, PAA75, PAA100, PAA150, PAA300, PAA600
    PAA50, PAA75, PAA100, PAA150, PAA300, PAA600
    PAA300, PAA600

    UA
    UAW125, UAW250, UAW500, UAF500
    UAW125, UAW250, UAW500, UAF500
    UAW250, UAW500, UAF500

    PMC
    PMC15, PMC30, PMC50, PMC75, PMC100
    PMC50, PMC75, PMC100
     

    YA
    YAS5, YAS10, YAW5, YAW10
     
     

    Z
    ZS1R5, ZS3, ZS6, ZS10, ZW1R5, ZW3, ZW6, ZW10
     
     

    ZU
    ZUS1R5, ZUS3, ZUS6, ZUS10, ZUS15, ZUS25, ZUW1R5, ZUW3, ZUW6, ZUW10, ZUW15, ZUW25
    ZUS15, ZUS25, ZUW15, ZUW25
     

    DP
    DPA500 DPA500
     
     

    DA
    DAS50, DAS100
    DAS50,DAS100
    DAS50, DAS100

        Выходы преобразователей являются изолированными. Это дает возмож-ность соединять их последовательно для получения нестандартных питающих напряжений, как показано на рис.5, 6.

    Рис.5. Последовательное соединение выходов (вариант 1)

    Рис.6. Последовательное соединение выходов (вариант 2)

        При этом ток нагрузки не должен превышать допустимое значение тока любого из объединенных выходов. Для исключения некорректных ситуаций, вызванных разбросом по времени включения объединяемых преобразователей, фирма COSEL предлагает дополнительные варианты последовательного соединения с применением диодов Шоттки (рис.7, 8).

    Рис.7. Последовательное соединение выходов (вариант 3)

    Рис.8. Последовательное соединение выходов (вариант 4)

        Схему, приведенную на рис.7, рекомендуется использовать для преобразователей с выходным напряжением менее 5 вольт, а схему, показанную на рис.8 — для преобразователей с выходным на-пряжением более 12 вольт. Варианты последовательного соединения преобразователей, предлагаемые фирмой-изготовителем, представлены в табл.6.

    Таблица 6. Варианты схем последовательного и параллельного соединений

    Серия
    Модель
    Последовательное соединение
    Параллельное соединение

    AD
    AD240, AD480
    Рис.5, 6
    Рис.9

    AD960
    Рис.10

    LDA
    LDA10, LDA15
    Рис.7, 8
    Рис.9

    LDA30, LDA50, LDA75, LDA100, LDA150
    Рис.5, 6

    P
    P15, P30, P50
    Рис.6, 7, 8

    P100, P150
    Рис.5, 6

    P300, P600, P1500
    Рис.10

    PAA
    PAA50, PAA75, PAA100, PAA150
    Рис.9

    PAA300, PAA600
    Рис.10

    UA
    UAW125
    Рис.9

    UAW250, UAW500, UAF500
    Рис.10

    PMC
    PMC15, PMC30, PMC50, PMC75, PMC100
    Рис.5
     

    YA
    YAS5, YAS10, YAW5, YAW10
    Рис.5, 6
    Рис.9

    Z
    ZS1R5, ZS3, ZS6, ZW1R5, ZW3, ZW6
    Рис.6, 8

    ZS10, ZW10
     

    ZU
    ZUS1R5, ZUS3, ZUS6, ZUW1R5, ZUW3, ZUW6
    Рис.6, 8

    ZUS10, ZUS15, ZUS25, ZUW10, ZUW15, ZUW25
    Рис.5, 6

    DP
    DPA5001
     

    DA
    DAS50
    Рис.5, 6

    DAS100
    Рис.11

    Примечание.

  • Максимальное число устройств, объединяемых параллельно, равно 5.

  •     Для увеличения отдаваемой мощности возможно параллельное соединение выходов преобразователей. Однако, из-за несогласованности выходных напряжений конкретных экземпляров изделий, ток нагрузки может неравномерно распределиться между объединяемыми выходами. В случае, когда отсутствуют регулировки, позволяющие выровнять выходные токи, возможно параллельное соединение выходов двух одинаковых преобразователей, как это показано на рис.9.

     

        При этом примерное равенство выходных токов обеспечивается повто-ряемостью параметров устройств, произведенных в едином технологическом процессе.
        Диоды Шоттки используются для устранения некорректных ситуаций, возникающих из-за того, что объединяемые преобразователи имеют разброс по времени включения.

     

        Другая схема параллельного соединения (рис.10) предназначена для преобразо-вателей, имеющих функции баланса напряжений (VB) и баланса токов (CB). Эта схема реализует объединение преобразователей по принципу ведущий-ведомый. Устройство ПР.1 является ведущим, остальные — ведомыми. Встроенные потенциометры точной подстройки выходного напряжения на ведомых преобразователях должны быть повернуты до отказа по часовой стрелке. Напряжение на нагрузке настраивается встроенным потенциометром ведущего преобразователя. Провода дистанционного измерения напряжения должны подсоединяться к контактам +S и -S ведущего устройства. Общее число преобразователей, объединяемых по такой схеме, не должно превышать 5.
    Максимальный ток нагрузки определяется по следующей формуле:

    IМАКС=0,9 x IПРМАКС x N, где (1)


    IПРМАКС — макимально допустимый ток выхода преобразователя;
    N- число преобразователей соединенных параллельно.
        Преобразователи, не имеющие встроенного потенциометра, объединяются по принципу ведущий-ведомый как показано на рис.11 (устройство ПР1 — ведущее).

     

        В схемах, приведенных на рис.10 и 11 могут использоваться диоды Шоттки, включаемые так, как показано на рис.9. Применение диодов Шоттки обусловлено тем, что они имеют малую величину прямого напряжения.
        Рекомендуемые схемы параллельного соединения конкретных моделей преобразователей приведены в табл.6.
        Рассматриваемые стабилизаторы являются переключательными устройствами, что неизбежно приводит к появлению высокочастотных пульсаций токов и напряжений во входных и выходных цепях. Следствием этого является ухудшение качества выходного напряжения и электромагнитное излучение в широком диапазоне частот. Поэтому вопросам фильтрации приходится уделять большое внимание. В руководящих материалах фирмы COSEL приведены рекомендации по выполнению фильтрации входных и выходных цепей для преобразователей серий YA, Z и ZU. В частности, рекомендуется устанавливать высокочастотные конденсаторы Ci и Co параллельно входам и выходам устройств, как показано на рис.12.

     
    Рис. 12. Включение фильтрирующих конденсаторов

        Если подключение нагрузки выполнено длинными проводами, то следует устанавливать дополнительный конденсатор непосредственно на входе нагрузки.
        Рекомендуемые значения емкостей конденсаторов Ci и Co приведены в табл.7, 8.

    Таблица 7. Емкости конденсаторов Ci в микрофарадах

    Модель
    Входное напряжение

    5 В
    12 В
    24 В
    48 В

    ZS1R5, ZW1R5, ZUS1R5, ZUW1R5
    100
    47
    33
    10

    ZS3, ZW3, ZUS3, ZUW3
    220
    100
    47
    22

    ZS6, ZW6, ZUS6, ZUW6
    470
    220
    100
    47

    ZS10, ZW10, ZUS10, ZUW10
    470
    220
    100
    47

    ZUS15, ZUW15
    330
    150
    68
    33

    ZUS25, ZUW25
    470
    220
    100
    47


    Таблица 8. Емкости конденсаторов Co в микрофарадах

    Модель
    Выходное напряжение

    5 В
    12 В
    15 В

    ZS1R5, ZW1R5, ZUS1R5, ZUW1R5
    100
    100
    100

    ZS3, ZW3, ZUS3, ZUW3
    220
    100
    100

    ZS6, ZW6, ZUS6, ZUW6
    220
    100
    100

    ZS10, ZW10, ZUS10, ZUW10
    220
    100
    100

    ZUS15, ZUW15
    220
    100
    100

    ZUS25, ZUW25
    220
    100
    100

    YAS5, YAS10, YAW5, YAW101
    220 (<2000)
    100 (<1000)
    100 (<1000)

    Примечание.

  • Величина емкости Ci должна быть не менее 0,1 мкФ.

  •     Необходимо обратить внимание на то, что рассматриваемые преобразователи не имеют возможности взаимной синхронизации рабочих частот. Поэтому при последовательном или параллельном соединении наложение пульсаций объединяемых выходов происходит с низкочастотными биениями, усложняющими фильтрацию выходного напряжения.
        Отдельного рассмотрения заслуживают изделия DPA500, DAS50 и DAS100. Они предназначены для построения распределенных систем питания (РСП).
        Устройство DPA500 является первичным элементом РСП. Оно преобразует переменное сетевое напряжение 85…264 В в постоянное напряжение 360 В, а также вырабатывает сигналы состояния IOG и PR. Низкие уровни этих сигналов свидетельствуют о том, что входное и выходное напряжения в норме.
    В состав первичной ступени РСП может входить от одного до пяти, соединенных параллельно, преобразователей DPA500.
        Устройства DAS50 и DAS100 являются элементами для построения вторичной ступени РСП. Они предназначены для преобразования постоянного напря-жения 360 В, поступающего с выхода первичной ступени, в низкие напряжения для питания РЭА. При необходимости они также могут соединяться параллельно (до пяти устройств в группе). Входы дистанционного включения вторичных преобразователей управляются сигналами состояния IOG и PR.
        На входах первичных и вторичных преобразователей устанавливаются помехо-подавляющие LC-фильтры.
        Использование готовых модулей DPA500, DAS50 и DAS100 позволяет легко получать требуемые конфигурации систем питания РЭА.

    Компания «МЭЙ»
    Телефон: (095) 913 5161
    Факс: (095) 913 5160
    E-mail: mailto:info@may.ru


    Автор: Н.Безмелицин
    Источник

    Оставить комментарий

    Вы можете использовать следующие теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>