Zasilacze AC/DC z wysokim napięciem wyjściowym

Urządzenia z dużym zapotrzebowaniem mocy są coraz bardziej powszechne, a to generuje nowe wyzwania w procesach projektowania i ich późniejszej instalacji oraz wykorzystania. Jednym z podstawowych, zauważalnych problemów są straty energii elektrycznej, wynikające ze sposobów jej dostarczania. Metodą, która może je ograniczyć, jest podniesienie napięcia nominalnego pracy takich urządzeń. MEAN WELL jako doświadczony producent urządzeń zasilających na świecie wychodzi naprzeciw tym oczekiwaniom i w swoim portfolio rozwija gamę produktów z wysokim, stałym napięciem wyjściowym, które skrótowo można nazwać zasilaczami HVDC (ang. High Voltage Direct Current).

Urządzeniami, które potrzebują tytułowego wysokiego napięcia wyjściowego DC są m.in. samochody elektryczne z infrastrukturą ładowania, a także magazyny energii. Obie te dziedziny wymagają szybkiego ładowania akumulatorów o dużej pojemności, w możliwie krótkim czasie. Innym przykładem wykorzystującym wysokie napięcie DC są centra danych i serwerownie. Gromadzenie olbrzymiej ilości informacji generuje odpowiednio olbrzymie zapotrzebowanie mocy. W dobie niestabilnych systemów elektroenergetycznych, każda poprawa efektywności energetycznej przynosi realne korzyści oraz oszczędności, nie tylko jednostkowe, ale i systemowe.

Dodatkowo, w tradycyjnym systemie zasilania zanim energia elektryczna trafi z rozdzielni elektrycznej do końcowego urządzenia zostaje poddana zamianie na niskie napięcie stałe. Taki proces przy wykorzystaniu wielu urządzeń może być mniej efektywny (mniejsza sprawność procesu) i bardziej kosztowny (więcej urządzeń zasilających) pod względem wydatków i cennej przestrzeni w aplikacji. Dlatego w momencie opracowywania koncepcji systemu warto wziąć pod uwagę urządzenia MEAN WELL z wysokim, stałym napięciem wyjściowym jako alternatywę klasycznego sposobu zasilania.

Zasilacze bezwentylatorowe o niskim profilu – serie PHP-HV i UHP-HV

Jeżeli zasilacz ma pozostać integralną częścią budowanego urządzenia lub rozważa się umieszczenie go w dodatkowej obudowie, to warto wówczas skorzystać z serii bezwentylatorowych produktów, czyli serii UHP lub PHP.

W serii UHP znajdziemy model UHP-1500-HV, który charakteryzuje się niewielkimi wymiarami, a przede wszystkim wysokością 41 mm (1U), która pozwala na swobodnego umieszczenie go w szafie RACK. Zasilacz posiada dodatkowe wyjście małej mocy z napięciem stałym 12 V,  możliwość zdalnego włączania i wyłączania oraz sygnalizację DC OK. W standardowej wersji urządzenie wyposażone jest w komunikację CANBus, a opcjonalnie może być skonfigurowane z komunikacją PMBus lub bez komunikacji dla wersji 380 V (uproszczona wersja urządzenia, idealna dla serwerowni). W wersjach z interfejsami komunikacyjnymi istnieje możliwość zaprogramowania odpowiedniego napięcia wyjściowego w zakresie 50~120% wartości nominalnej lub prądu wyjściowego w zakresie 20~100% wartości nominalnej oraz wybrania odpowiedniego adresu dla zasilacza za pomocą przełącznika typu DIP switch. Należy dodać, że przy swobodnym obiegu powietrza urządzenie może osiągnąć moc o wartości 70% wartości nominalnej. 100% mocy osiągane jest przy chłodzeniu wymuszonym obiegiem powietrza lub przy użyciu dodatkowego aluminiowego radiatora.

Seria PHP oferuje model PHP-3500-HV. Zasilacz wyróżnia się wysoką sprawnością, dochodzącą do 96%. Podobnie jak wyżej opisywany model wartość napięcia wyjściowego i prądu wyjściowego może być programowana zewnętrznym napięciem w zakresie 0-5 V. Sygnał DC OK w tym urządzeniu realizowany jest w standardzie TTL, co oznacza, że stosunkowo łatwo zintegrować, go z nowoczesną elektroniką. Odwrotnie niż w przypadku modelu UHP-1500-HV, model PHP-3500-HV standardowo dostarczany jest z interfejsem komunikacyjnym PMBus, a opcjonalnie może być wyposażony w interfejs CANBus. Ze względu na duże wydzielanie ciepła przez zasilacz, jego osiągi bez dodatkowego chłodzenia są ograniczone do 45% mocy nominalnej. Aby je poprawić, należy użyć aluminiowego radiatora (60% mocy nominalnej) lub zewnętrznego wentylatora (100% mocy nominalnej). Alternatywą pozostaje wersja zasilacza z dopiskiem „L” w kodzie modelu – wówczas można zastosować specjalną podstawkę chłodzącą (WHS-656), także dostarczaną przez producenta lub wykonać własny radiator wodny.

Zasilacze hermetyczne IP67 – seria HEP-HV

Jeżeli zasilacz z wysokim napięciem wyjściowym DC ma pracować bez dodatkowej obudowy w trudnych warunkach, wówczas z pomocą przychodzi seria HEP z dwoma modelami: HEP-1000 i HEP-2300. Hermetyczna obudowa z kablami przyłączeniowymi, spełniająca standard IP67 oraz przejście testów wibracyjnych z poziomem wibracji 10G, pozwalają na wypełnianie zadań w zanieczyszczonym, ciężkim środowisku. Oprócz wersji hermetycznej, zasilacze występują w wersji z listwą zaciskową. Ze względów technicznych, typ obudowy wiąże się z możliwościami komunikacyjnymi i programowalnymi konkretnej wersji. Dokładny opis z tabelą funkcjonalności znajduje się w dokumentacji technicznej zasilaczy. Oba modele mogą dodatkowo zasilić peryferyjne urządzenia napięciem 12 V i prądem 0.5 A. Jakość wykonania urządzenia potwierdzona jest 6-letnią gwarancją producenta.

Tab. 1. Zasilacze jednofazowe MEAN WELL z wysokim napięciem wyjściowym DC

Zasilacze trójfazowe dużej mocy – serie RST-HV i SHP-HV

Dostarczenie dużej mocy z jednego zasilacza wymaga zastosowania zasilania trójfazowego na wejściu urządzenia, w formie trójkąta lub gwiazdy. MEAN WELL proponuje dwie serie, które dostarczą moc ponad 5 kW.

W serii RST znajdują się dwa modele z wysokim napięciem wyjściowym DC: RST-7K5 i RST-15K. Obudowy obu modeli zostały skonstruowane tak, aby mieściły się w szafach RACK (wysokość 2U) oraz zapewniały pracę ze stałym budżetem mocy do wartości 100% mocy nominalnej dzięki wbudowanym wentylatorom. Model RST-7K5 może dodatkowo występować w wersji „L”, która pozwala na wykorzystanie podkładki chłodzącej producenta (WHS-684). Takie rozwiązania dają możliwość pracy zasilaczy do sprawności 95%. Oczywistym elementem zasilacza jest układ PFC, zwiększający efektywne wykorzystanie mocy. Ciekawą funkcjonalnością zasilacza jest możliwość ustawienie napięcie pracy już od 1% do 120% wartości nominalnej oraz prądu wyjściowego od 20% do 100% wartości nominalnej. Obie te funkcje w takich zakresach realizuje się za pomocą zewnętrznego napięcia sterującego.

Do większych obciążeń idealnym rozwiązaniem będzie seria zasilaczy SHP, z dwoma modelami z wysokim napięciem wyjściowym DC: SHP-10K-HV i SHP-30K-HV. Oba modele standardowo wyposażone są w interfejsy komunikacyjne CANBus oraz programowalną możliwość zmiany napięcia wyjściowego i prądu wyjściowego za pomocą zewnętrznego potencjometru lub zewnętrznego zasilania. Dodatkowo oprócz ustandaryzowanej komunikacji, zasilacze mogą informować o różnego rodzaju zdarzeniach za pomocą styków umieszczonych w rozbudowanych złączach informacyjnych.

Tab. 2. Zasilacze trójfazowe MEAN WELL z wysokim napięciem wyjściowym DC

Mnogość rozwiązań proponowana przez producenta MEAN WELL pozwala na stwierdzenie, że wybór systemu zasilania opartego na wysokim napięciu stałym jest korzystny na wielu płaszczyznach. Dzięki niemu można zwiększyć efektywność pracy, kosztową i energetyczną, szczególnie obecnie, gdy wspomniana kwestie stają się kluczowe.