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Autoranging

Potencia constante con entrada variable

Autoranging

Teoría del funcionamiento

Con la penetración cada vez mayor de cargas (DC) de corriente directa nativas de energía consumida y aplicaciones residenciales y una mayor atención en la adopción de sistemas eficientes energéticamente para cumplir los ambiciosos objetivos nacionales, se ha intensificado el debate acerca de las ventajas de los sistemas basados en AC y DC.

Los componentes incluyen convertidores (rectificadores centrales y convertidores DC-DC), disyuntores DC, unidades de distribución de potencia DC (PDUs) y los sistemas de gestión de potencia DC (supervisión y control) instalado a nivel de edificio, suelo / nivel de suelo y conversión a nivel de equipo.

Las fuentes de potencia DC programables son una herramienta esencial en desarrollo de productos y pruebas de producción de un amplio rango de equipos y sistemas electrónicos. En muchos casos, los requisitos de pruebas funcionales requieren someter el dispositivo bajo prueba (DUT) a un amplio rango de condiciones de funcionamiento. En algunos casos, el DUT extrae potencia constante en condiciones de entrada variables.

Ejemplos comunes son los motores DC y alimentaciones DC/DC reguladas. En ciertas circunstancias, la habilidad de la fuente DC programable de ofrecer una corriente incrementada a una tensión de salida reducida puede resultar valiosa. Esta capacidad se conoce con el nombre de «Autoranging». Las fuentes DC sin autoranging suelen requerir que los usuarios sobredimensionen o usen múltiples fuentes para probar el DUT bajo condiciones de tensión de entrada variables.

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Productos de la serie PSI con autoranging

Principio de autoranging

«Autoranging» es el término que se aplica cuando una fuente DC programable automáticamente ofrece un amplio rango de salida de tanto tensión como corriente para mantener una salida de potencia total a lo largo de un amplio rango de funcionamiento. El diagrama inferior muestra el funcionamiento tradicional cuadrado y de autoranging.

El principio de funcionamiento es sencillo. La fuente ofrece automáticamente una corriente aumentada a tensiones inferiores, que maximizan la flexibilidad. Este tipo de solución permite el uso de una fuente individual para abordar múltiples combinaciones de tensión y corriente.

Las salidas de las fuentes DC tradicionales se basan en un «cuadrado», una curva de funcionamiento limitada. Se logra la potencia completa solo a una tensión de escala completa ya que la corriente está limitada a un valor específico. Aplicar la tensión a escala completa de las fuentes DC programables a un DUT es poco habitual porque significa que, en la mayoría de los casos, la fuente DC no se utiliza al potencial total de potencia.

Ejemplo de aplicación

Se ha sugerido que la tendencia de la distribución de potencia de 380 VDC para las granjas de servidores es un método eficaz para el envío de potencia en los centros de datos. Los principales fabricantes, como Cisco y Juniper adoptaron dicha tecnología ya que se cree que la conversión simplificada reporta ahorros energéticos considerables.

A efectos de este ejemplo, la plataforma Cisco Nexus 9500 de las especificaciones de potencia de la serie de conmutadores es de 3000 W en total con un rango de tensión de entrada de 192 VDC – 400 VDC. Este amplio rango de funcionamiento implica que el conmutador consume más corriente a un funcionamiento de baja tensión.

Especificaciones de potencia Cisco Nexus 9500

Características de las fuentes de alimentación AC/DC
Cisco Nexus 9500 Platform
Potencia
3150W
Tensión de entrada
240 a 380V DC (normal)
192 a 400V DC (mín. – máx.)
Frecuencia
47 Hz a 63 Hz
Eficacia
90% o superior (20 a 100% de carga)

La corriente de entrada es:

  • a 192 Vdc es 3,150W/192Vdc = 16,4 Adc
  • a 420 Vdc es 3,150W/420Vdc = 7,5 Adc

Al seleccionar una fuente de potencia programable adecuada para realizar pruebas, los ingenieros tienen que tener presente el peor escenario, una tensión de 400 VDC y una corriente de 16,4 ADC. Tenga en cuenta que la mayoría de pruebas de comprobación de diseño son más extremas y podrían probar desde tan solo 180 Vdc. En ese caso, la corriente se incrementaría a 17,5 Adc. Veamos una fuente de alimentación DC programable cuadrada o, por qué no decirlo, una fuente tradicional. La mayoría de fabricantes disponen de un modelo de salida de 500 Vdc.

Para dimensionarlo a una aplicación significaría:

  • 500 Vdc x 16.4 ADC = 8,200 W

En este caso, se requiere, al menos de una fuente de funcionamiento cuadrado de 8,2 kW que sirva para los casos más extremos de la prueba. Ambos fabricantes ofrecen soluciones de 5, 10, 15 kW de forma que los ingenieros se verían forzados a seleccionar una solución de 10 kW solo para probar un producto de 3.150 W. A continuación se incluye un ejemplo en el que una fuente de alimentación de 8/10 W ofrece un máximo de 20 Adc.

Especificaciones de potencia de funcionamiento cuadrado

Potencia
4/5 kW8/10 kW12/15 kW
Tensión
Corriente
Corriente
Corriente
500102030

Ventajas del autoranging

En el ejemplo anterior, se requiere un mínimo de 8,2 kW para probar los casos más extremos de los requisitos del DUT. El EA PSI 9500-30 3U tiene una potencia nominal de 5,000W y ofrece 0-500 Vdc y hasta 30 Adc.

Características de potencia PSI 9500-30 3U con autoranging

Technical SpecificationPSI 9500-30 3U
Rango y tensión nominal
0 … 500 V
Rango y corriente nominal
0 … 30 A
Potencia y rango nominal
0 … 5000 W

Con una potencia nominal de 5000 W, la fuente es capaz de suministrar:

  • a 192 Vdc es 5,000W/192Vdc = 26,0 Adc
  • a 420 Vdc es 5,000W/420Vdc = 11,9 Adc

En ese caso, la fuente de Elektro-Automatik con autoranging tiene una potencia nominal de la mitad de la fuente de alimentación cuadrada tradicional a pesar de que proporciona más corriente y permite un amplio margen, incluso en una prueba de verificación de diseño (DVT) de tan solo 180 Vdc.

Por lo general, la fuentes de alimentación presentan una relación directa de x€ /vatio. Es decir, cuanto mayor es la potencia, más alto es el coste. Una fuente de alimentación con autoranging puede llegar a costar la mitad que una fuente de alimentación tradicional.

Algo que es necesario tener en cuenta a la hora de seleccionar una fuente de alimentación con autoranging es planificar a futuro o potenciar otras aplicaciones. ¿Qué sucede si, en lugar de 400 Vdc, la tensión de entrada se incrementa hasta los 600 Vdc? ¿Por qué no usar una fuente de 750 Vdc?

Las PSI 9750-20 3U vuelve a tener un valor nominal de 5.000 W y ofrece 750 Vdc y hasta 20 Adc. La fuente sigue cumpliendo los requisitos de la aplicación aunque presenta la venta de una salida de tensión más elevada. En el diagrama de autorange es lo que se conoce como «Extra Range».

Sistemas de pruebas automatizados

La integración ATE suele simplificarse con las fuentes de alimentación con Autorange. Los diseños ATE suelen contener múltiples fuentes de alimentación DC para satisfacer distintos requisitos DUT o una unia fuente de alimentación sobredimensionada para cumplir los requisitos de alta potencia, tensión y corriente. Usar una fuente con autoranging puede suponer un ahorro económico y de espacio en los diseños ATE.

Interfaces remotas digitales

La mayoría de soluciones de Elektro-Automatik ofrece una selección líder de la industria de interfaces remotas digitales denominadas «Anybus». Los módulos simplemente se enchufan en el panel trasero para un funcionamiento play-and-play. La amplia selección de interfaces evita la necesidad de convertidores digitales poco estables y costosos.

Interfaces disponibles
RS232 / CAN Open / Profibus / ProfiNet I/O 1-2 Port / Ethernet (1/2 Port) / ModBus TCP / CAN / EtherCAT

ea digitale schnittstellen

Soluciones de alta potencia

Las soluciones de autoranging de Elektro-Automatik empiezan desde los 160W y llegan hasta los 480 kW. Ofrecemos soluciones integradas completas llave en mano que se pueden personalizar según sus requisitos.

ea-elektroautomatik schranksysteme

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