ספקי כוח של מודול DC-נמצאים יותר ויותר בשימוש בתעשיות כגון טלקומוניקציה, אוטומציה תעשייתית, בקרת חשמל, תחבורה מסילות, כרייה והגנה. העיצוב המודולרי שלהם מפשט ביעילות את עיצוב המעגלים של הלקוחות תוך שיפור אמינות המערכת ויעילות התחזוקה. יחד עם זאת, בשל המאפיינים המובהקים של תתי-תעשיות שונות, הדרישות שלהם משתנות באופן טבעי. מאמר זה מתמקד בעיקר בבחירת מודולי הספק לתעשיית החשמל.
ספקי כוח של מודול DC-נמצאים יותר ויותר בשימוש בתעשיות כגון טלקומוניקציה, אוטומציה תעשייתית, בקרת חשמל, תחבורה מסילות, כרייה והגנה. העיצוב המודולרי שלהם מפשט ביעילות את תכנון המעגלים של הלקוחות תוך שיפור אמינות המערכת ויעילות התחזוקה. יחד עם זאת, בשל המאפיינים המובהקים של תתי-תעשיות שונות, הדרישות שלהם משתנות באופן טבעי. מאמר זה מציג בעיקר את קריטריוני הבחירה עבור מודולי כוח בתעשיית החשמל.
בשל המורכבות של רשתות החשמל, לתעשיית החשמל יש דרישות שונות עבור ספקי כוח DC-DC. להלן, צוות העורכים של Yulin Technology מתאר בקצרה מספר קריטריונים מרכזיים לבחירה:
1. צריכת חשמל נמוכה-לא עומס
מכשירי ניטור מסוימים בתעשיית החשמל מופעלים רק בתנאים חריגים ודורשים הספק משמעותי, אך נשארים במצב המתנה לתקופות ממושכות במהלך פעולה רגילה, כגון FTUs ומודולים נגד-מתח-צניחה. רוב המערכות הללו משתמשות בסוללות כמקורות כוח גיבוי. אם צריכת החשמל ללא עומס- של מודול DC-DC גבוהה מדי, זה עלול להוביל לבעיות כמו זמן ריצה קצר של הסוללה וכשל בטרם עת של הסוללה. לדוגמה, בפרויקט מסוים של מודול נגד-הבהוב, כאשר מתרחשת הפסקת חשמל, מודול החשמל חייב לספק כוח של כ-20W לממסר תוך 1.5 שניות; עם זאת, רוב הזמן, הממסר אינו מופעל, והמערכת פועלת ליד תנאי ללא עומס. בתרחיש זה, האנרגיה של הסוללה נצרכת על ידי מודול DC-DC; ככל שצריכת החשמל ללא עומס גבוהה יותר, כך זמן ריצת הסוללה קצר יותר. כדי להאריך את חיי הסוללה, צריכת החשמל ללא עומס- של ספק הכוח לא תעלה על 0.3W, בעוד לספקי כוח זמינים מסחרית של 20W יש בדרך כלל צריכת חשמל ללא עומס שנעה בין 0.5W ל-1.5W.
2. יעילות גבוהה על פני כל טווח העומס
כפי שהוזכר לעיל, מכשירים רבים בתעשיית החשמל פועלים בתנאי עומס קל או אפילו ללא עומס- למשך תקופות ממושכות. לכן, השגת יעילות גבוהה בכל טווח העומס היא חיונית לאמינות מערכת אספקת החשמל. עם זאת, לרוב יצרני ספקי הכוח מתעלמים מהיבט זה. כדי להפוך את המפרט הטכני שלהם למושך יותר, יצרנים רבים מתמקדים בהשגת יעילות גבוהה מאוד בעומס מלא, אך היעילות יורדת משמעותית בעומסים קלים (5%-50%). זה גורם לעליית טמפרטורת הפעלה בפועל גבוהה יותר במודול אספקת החשמל, מה שמוביל לסדרה של בעיות תכנון תרמי. למעשה, עבור מערכות אספקת חשמל, יעילות גבוהה על פני כל טווח העומס מתורגמת לאובדן הספק נמוך יותר ועליית טמפרטורה, מה שמשפר למעשה את אמינות המערכת. לכן, בעת בחירת ספק כוח, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לעקומות היעילות שלו בתנאי עומס ללא-עומס{10}}.
3. מתח בידוד גבוה, קיבול בידוד נמוך
במגזר הבקרה התעשייתי, מודולי מתח DC-DC דורשים בדרך כלל מתח בידוד של 1500 VDC בלבד. עם זאת, מערכות בקרה בתעשיית החשמל בוחרות בדרך כלל מודולי חשמל עם מתח עמידה של 3000 VDC ומעלה כדי להבטיח שמערכת הבקרה תישאר לא מושפעת מהפרעות חיצוניות.
עבור מוצרי אלקטרוניקה, חשוב גם למזער קיבול טפילי בין הצדדים הראשוניים והמשניים. זה מצריך בחירת מודולי כוח עם קיבולת הבידוד הנמוכה ביותר האפשרית כדי להפחית את ההשפעה של הפרעות במצב- נפוצות על המערכת. בדרך כלל, עבור ממירי DC-DC-פתוחה-ללא מוסדרים ללא פיקוח המשמשים להנעת דרייברים, מומלץ לבחור מודולים עם קיבול בידוד מתחת ל-10 pF, בעוד שבממירי DC-סגורה בלולאה, יש לבחור מודולים עם קיבול בידוד מתחת ל-150 pF כאשר הדבר אפשרי.
4. מאפייני EMC
ביצועי EMC מבטיחים פעולה תקינה ובטוחה של מערכות אלקטרוניות. נכון לעכשיו, תעשיית האלקטרוניקה מטילה דרישות מחמירות על ביצועי EMC של המוצר. טיפול לקוי ב-EMC עלול להוביל לאיפוסי מערכת, לאתחולים או אפילו לכשל בטרם עת; לכן, מאפייני EMC מצוינים יכולים לשפר את התחרותיות של מוצרי חשמל.
5. מאפייני הגבלת טמפרטורה
מוצרי תעשיית החשמל נפרסים במגוון רחב של אזורים גיאוגרפיים, מהחום הלוהט של היינאן הטרופית ועד לקור העז של חורפים בצפון מזרח, ורוב המוצרים מותקנים בסביבות חיצוניות. לכן, ספקי הכוח של מודול DC-DC חייבים להיות בעלי טווח טמפרטורת פעולה של לפחות -40 מעלות עד +85 מעלות.
בדיקת טמפרטורה קיצונית היא שיטה לאימות האמינות של מודולי הספק, כולל-הזדקנות בטמפרטורות גבוהות,-בטמפרטורה חיה-נמוכה ובדיקת ביצועי עומס,-מבחני זעזועים במחזוריות בטמפרטורה נמוכה ובדיקת-לחות-גבוהה{{7} לטווח ארוך. פיתוח נכון של ספק כוח עובר את כל הבדיקות הללו. ביצוע בדיקות מהימנות אלו מספק התייחסות חשובה לבחירת מוצר.
הבחירה של מודולי מתח DC- DC חייבת לקחת בחשבון את המאפיינים הספציפיים של תעשיית החשמל. לדוגמה, אם מערכת החשמל הכוללת דורשת יעילות אנרגטית גבוהה יותר, נחוצים מודולי כוח בעלי יעילות גבוהה וצריכת חשמל נמוכה ללא עומס. בנוסף, יש לקחת בחשבון את יציבות המערכת בתנאי הפרעות EMC שונים, מה שמחייב מודולי כוח עם ביצועי EMC מצוינים. באופן דומה, בעוד שמודול כוח הוא רק רכיב פונקציונלי, שיפור האמינות של מערכת החשמל דורש גישה מקיפה יותר המתחשבת בתכנון יישום ברמת המערכת.-