DC-DC-moduulivirtalähteitä käytetään yhä enemmän teollisuudenaloilla, kuten televiestinnässä, teollisuusautomaatiossa, tehonsäädössä, rautatieliikenteessä, kaivosteollisuudessa ja puolustuksessa. Niiden modulaarinen rakenne yksinkertaistaa tehokkaasti asiakkaiden piirisuunnittelua ja parantaa samalla järjestelmän luotettavuutta ja ylläpidon tehokkuutta. Samaan aikaan eri alatoimialojen erityispiirteiden vuoksi niiden vaatimukset vaihtelevat luonnollisesti. Tämä artikkeli keskittyy ensisijaisesti energiateollisuuden tehomoduulien valintaan.
DC-DC-moduulivirtalähteitä käytetään yhä enemmän teollisuudenaloilla, kuten televiestinnässä, teollisuusautomaatiossa, tehonsäädössä, rautatieliikenteessä, kaivosteollisuudessa ja puolustuksessa. Niiden modulaarinen rakenne yksinkertaistaa tehokkaasti asiakkaiden piirisuunnittelua ja parantaa samalla järjestelmän luotettavuutta ja ylläpidon tehokkuutta. Samaan aikaan eri alatoimialojen erityispiirteiden vuoksi niiden vaatimukset vaihtelevat luonnollisesti. Tässä artikkelissa esitellään ensisijaisesti energiateollisuuden tehomoduulien valintakriteerit.
Sähköverkkojen monimutkaisuuden vuoksi energiateollisuudella on erilaisia vaatimuksia tasavirta-DC-virtalähteille. Alla Yulin Technologyn toimitusryhmä hahmottelee lyhyesti useita keskeisiä valintakriteereitä:
1. Alhainen ei-kuormitusvirrankulutus
Tietyt sähköalan valvontalaitteet aktivoituvat vain epänormaaleissa olosuhteissa ja vaativat paljon virtaa, mutta pysyvät valmiustilassa pitkiä aikoja normaalin toiminnan aikana, kuten FTU:t ja -jännite{1}}saag-moduulit. Useimmat tällaiset järjestelmät käyttävät akkuja varavirtalähteinä. Jos DC-DC-moduulin kuormittamaton virrankulutus on liian korkea, se voi johtaa ongelmiin, kuten lyhyeen akun käyttöikään ja ennenaikaiseen akun vikaantumiseen. Esimerkiksi tietyssä välkkymisenestomoduuliprojektissa virtakatkoksen sattuessa tehomoduulin on syötettävä noin 20 W tehoa releelle 1,5 sekunnin sisällä. Useimmiten rele ei kuitenkaan aktivoidu ja järjestelmä toimii lähellä kuormittamatonta tilaa. Tässä skenaariossa DC-DC-moduuli kuluttaa akun energiaa. mitä korkeampi kuormittamaton virrankulutus, sitä lyhyempi akun käyttöaika. Akun käyttöiän pidentämiseksi virtalähteen kuormittamaton virrankulutus ei saa ylittää 0,3 W, kun taas kaupallisesti saatavilla olevien 20 W virtalähteiden kuormittamaton virrankulutus on tyypillisesti 0,5 W ja 1,5 W.
2. Korkea hyötysuhde koko kuormitusalueella
Kuten edellä mainittiin, monet sähköalan laitteet toimivat kevyessä kuormituksessa tai jopa ilman kuormitusta{0}}pitkiä aikoja. Siksi korkean hyötysuhteen saavuttaminen koko kuormitusalueella on ratkaisevan tärkeää virransyöttöjärjestelmän luotettavuuden kannalta. Useimmat virtalähteiden valmistajat jättävät tämän näkökohdan kuitenkin usein huomiotta. Tehdäkseen teknisistä ominaisuuksistaan houkuttelevampia monet valmistajat keskittyvät saavuttamaan erittäin korkean hyötysuhteen täydellä kuormituksella, mutta tehokkuus laskee merkittävästi kevyellä kuormituksella (5–50 %). Tämä johtaa korkeampiin todellisiin käyttölämpötilan nousuihin virtalähdemoduulissa, mikä johtaa useisiin lämpösuunnitteluongelmiin. Itse asiassa tehonsyöttöjärjestelmissä korkea hyötysuhde koko kuormitusalueella merkitsee pienempiä tehohäviöitä ja lämpötilan nousua, mikä parantaa tehokkaasti järjestelmän luotettavuutta. Siksi virtalähdettä valittaessa on kiinnitettävä erityistä huomiota sen hyötysuhdekäyriin kuormittamattomana ja kevyessä{10}}kuormituksessa.
3. Korkea eristysjännite, pieni eristyskapasitanssi
Teollisuuden ohjaussektorilla DC-DC-tehomoduulit vaativat tyypillisesti vain 1500 VDC:n eristysjännitteen. Sähköteollisuuden ohjausjärjestelmät kuitenkin valitsevat yleensä tehomoduuleita, joiden kestojännite on 3000 VDC tai korkeampi, jotta ulkoiset häiriöt eivät vaikuta ohjausjärjestelmään.
Tehoelektroniikkatuotteissa on myös tärkeää minimoida loiskapasitanssi ensiö- ja toisiopuolen välillä. Tämä edellyttää sellaisten tehomoduulien valitsemista, joilla on pienin mahdollinen eristyskapasitanssi, jotta voidaan vähentää yleisten -moodihäiriöiden vaikutusta järjestelmään. Yleensä 1–2 W:n säätelemättömän avoimen-silmukan DC-DC-muuntimille, joita käytetään ohjaimien virtalähteenä, on suositeltavaa valita moduulit, joiden eristyskapasitanssi on alle 10 pF, kun taas suljetun-silmukan DC-DC-muuntimissa tulisi valita moduulit, joiden eristyskapasitanssi on alle 150 pF aina kun mahdollista.
4. EMC-ominaisuudet
EMC-suorituskyky varmistaa elektronisten järjestelmien normaalin ja turvallisen toiminnan. Tällä hetkellä elektroniikkateollisuus asettaa tiukkoja vaatimuksia tuotteiden EMC-suorituskyvylle. Huono EMC-käsittely voi johtaa järjestelmän nollauksiin, uudelleenkäynnistykseen tai jopa ennenaikaiseen vikaan; siksi erinomaiset EMC-ominaisuudet voivat parantaa tehotuotteiden kilpailukykyä.
5. Lämpötilarajan ominaisuudet
Energiateollisuuden tuotteita käytetään useilla maantieteellisillä alueilla trooppisen Hainanin paahtavan kuumuuden ja koillistalvien ankaraan kylmyyteen, ja useimmat tuotteet asennetaan ulkotiloihin. Siksi DC-DC-moduulin teholähteiden käyttölämpötila-alueen on oltava vähintään -40 astetta +85 asteeseen.
Äärimmäisten lämpötilojen testaus on menetelmä tehomoduulien luotettavuuden varmistamiseksi, mukaan lukien korkean{0}}lämpötilojen vanheneminen, korkean- ja-lämpötilojen reaaliaikainen-kuormitustestaus, korkean-matalan lämpötilan pyöräilyshokkitestit ja pitkäkestoinen-korkea{{6}{7}testaus. Kunnollinen virtalähteen kehittäminen käy läpi kaikki nämä testit. Näiden luotettavuustestien suorittaminen on tärkeä referenssi tuotteen valinnassa.
DC{0}}DC-tehomoduulien valinnassa on otettava huomioon energiateollisuuden erityispiirteet. Jos esimerkiksi yleinen sähköjärjestelmä vaatii suurempaa energiatehokkuutta, tarvitaan tehomoduuleja, joilla on korkea hyötysuhde ja alhainen -kuormituksenkulutus. Lisäksi on otettava huomioon järjestelmän vakaus erilaisissa EMC-häiriöolosuhteissa, mikä edellyttää tehomoduuleja, joilla on erinomainen EMC-suorituskyky. Vastaavasti, vaikka tehomoduuli on vain toiminnallinen komponentti, tehojärjestelmän luotettavuuden parantaminen edellyttää kattavampaa lähestymistapaa, jossa otetaan huomioon järjestelmätason sovellussuunnittelu.