DC-DC-modulevoedingen worden steeds vaker gebruikt in sectoren als telecommunicatie, industriële automatisering, energiebeheer, spoorvervoer, mijnbouw en defensie. Hun modulaire ontwerp vereenvoudigt op effectieve wijze het circuitontwerp van de klant en verbetert tegelijkertijd de systeembetrouwbaarheid en onderhoudsefficiëntie. Tegelijkertijd variëren hun vereisten uiteraard vanwege de verschillende kenmerken van verschillende sub-industrieën. Dit artikel richt zich primair op de selectie van voedingsmodules voor de energiesector.
DC-DC-modulevoedingen worden steeds vaker gebruikt in sectoren als telecommunicatie, industriële automatisering, energiebeheer, spoorvervoer, mijnbouw en defensie. Hun modulaire ontwerp vereenvoudigt op effectieve wijze het circuitontwerp van de klant en verbetert tegelijkertijd de systeembetrouwbaarheid en onderhoudsefficiëntie. Tegelijkertijd variëren hun vereisten uiteraard vanwege de verschillende kenmerken van verschillende sub-industrieën. Dit artikel introduceert voornamelijk de selectiecriteria voor voedingsmodules in de energiesector.
Vanwege de complexiteit van elektriciteitsnetwerken heeft de energiesector uiteenlopende eisen aan DC-DC-voedingen. Hieronder schetst het redactieteam van Yulin Technology kort enkele belangrijke selectiecriteria:
1. Laag stroomverbruik bij geen-belasting
Bepaalde bewakingsapparaten in de energiesector worden alleen geactiveerd tijdens abnormale omstandigheden en vereisen aanzienlijke stroom, maar blijven tijdens normaal gebruik gedurende langere perioden in de stand-bymodus, zoals FTU's en anti-spanning--modules tegen doorzakken. De meeste van dergelijke systemen gebruiken batterijen als back-upstroombronnen. Als het nul-stroomverbruik van de DC-DC-module te hoog is, kan dit leiden tot problemen zoals een korte batterijduur en vroegtijdige batterijstoring. Als er bijvoorbeeld in een bepaald anti--flickermoduleproject een stroomstoring optreedt, moet de voedingsmodule binnen 1,5 seconde ongeveer 20 W stroom aan het relais leveren; Meestal wordt het relais echter niet geactiveerd en werkt het systeem vrijwel zonder -belasting. In dit scenario wordt de energie van de batterij verbruikt door de DC-DC-module; hoe hoger het energieverbruik bij onbelast-, hoe korter de batterijduur. Om de levensduur van de batterij te verlengen mag het energieverbruik bij onbelaste voeding niet hoger zijn dan 0,3 W, terwijl in de handel verkrijgbare voedingen van 20 W doorgaans een onbelast energieverbruik hebben dat varieert van 0,5 W tot 1,5 W.
2. Hoog rendement over het gehele belastingsbereik
Zoals hierboven vermeld, werken veel apparaten in de energiesector gedurende langere perioden onder lichte of zelfs onbelaste omstandigheden. Daarom is het bereiken van een hoog rendement over het gehele belastingsbereik cruciaal voor de betrouwbaarheid van het voedingssysteem. Dit aspect wordt echter vaak over het hoofd gezien door de meeste fabrikanten van voedingen. Om hun technische specificaties aantrekkelijker te maken, richten veel fabrikanten zich op het bereiken van een zeer hoog rendement bij volledige belasting, maar het rendement daalt aanzienlijk bij lichte belasting (5%–50%). Dit resulteert in hogere werkelijke bedrijfstemperatuurstijgingen in de voedingsmodule, wat leidt tot een reeks thermische ontwerpproblemen. Voor voedingssystemen vertaalt een hoge efficiëntie over het gehele belastingsbereik zich in feite in lagere vermogensverliezen en temperatuurstijging, waardoor de systeembetrouwbaarheid effectief wordt vergroot. Daarom moet bij het selecteren van een voeding speciale aandacht worden besteed aan de efficiëntiecurven onder -onbelaste en lichte- omstandigheden.
3. Hoge isolatiespanning, lage isolatiecapaciteit
In de industriële besturingssector vereisen DC-DC-voedingsmodules doorgaans een isolatiespanning van slechts 1500 VDC. Besturingssystemen in de energiesector selecteren echter over het algemeen voedingsmodules met een weerstandsspanning van 3000 VDC of hoger om ervoor te zorgen dat het besturingssysteem niet wordt beïnvloed door externe interferentie.
Voor vermogenselektronicaproducten is het ook belangrijk om de parasitaire capaciteit tussen de primaire en secundaire zijde te minimaliseren. Dit vereist het selecteren van voedingsmodules met de laagst mogelijke isolatiecapaciteit om de impact van common{1}}mode-interferentie op het systeem te verminderen. Over het algemeen wordt het aanbevolen om voor 1-2 W ongereguleerde open-DC-lus-DC-converters die worden gebruikt om drivers van stroom te voorzien, modules te selecteren met een isolatiecapaciteit van minder dan 10 pF, terwijl voor gesloten-DC-DC-converters waar mogelijk modules met een isolatiecapaciteit van minder dan 150 pF moeten worden geselecteerd.
4. EMC-kenmerken
EMC-prestaties garanderen de normale en veilige werking van elektronische systemen. Momenteel stelt de elektronica-industrie strenge eisen aan de EMC-prestaties van producten. Slechte EMC-afhandeling kan leiden tot systeemresets, opnieuw opstarten of zelfs voortijdige uitval; daarom kunnen uitstekende EMC-eigenschappen het concurrentievermogen van energieproducten vergroten.
5. Kenmerken temperatuurlimiet
Producten uit de energiesector worden ingezet in een groot aantal geografische regio's, van de verzengende hitte van het tropische Hainan tot de bittere kou van de noordoostelijke winters, en de meeste producten worden in buitenomgevingen geïnstalleerd. Daarom moeten DC-DC-modulevoedingen een bedrijfstemperatuurbereik hebben van minimaal -40 graden tot +85 graden.
Testen bij extreme temperaturen is een methode om de betrouwbaarheid van voedingsmodules te verifiëren, waaronder veroudering bij hoge- temperaturen, tests van live-belastingsprestaties bij hoge- en lage- temperaturen, hoge- cyclische schoktests bij lage temperaturen en tests op lange- hoge- temperaturen en hoge- luchtvochtigheid. Een goede ontwikkeling van de stroomvoorziening ondergaat al deze tests. Het uitvoeren van deze betrouwbaarheidstests biedt een belangrijke referentie voor de productselectie.
Bij de selectie van DC-DC-voedingsmodules moet rekening worden gehouden met de specifieke kenmerken van de energiesector. Als het totale energiesysteem bijvoorbeeld een grotere energie-efficiëntie vereist, zijn voedingsmodules met een hoog rendement en een laag energieverbruik bij nullast nodig. Bovendien moet rekening worden gehouden met de stabiliteit van het systeem onder verschillende EMC-interferentieomstandigheden, waardoor voedingsmodules met uitstekende EMC-prestaties nodig zijn. Ook al is een voedingsmodule slechts een functioneel onderdeel, het verbeteren van de betrouwbaarheid van het voedingssysteem vereist een meer alomvattende aanpak waarbij rekening wordt gehouden met het ontwerp van applicaties op systeem-niveau.