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Autoranging

Potenza costante con ingresso variabile

Altre possibilità

Con una sola fonte

Con la crescente prevalenza di carichi DC che consumano energia in applicazioni commerciali e residenziali, e la crescente attenzione sull’adozione di sistemi efficienti dal punto di vista energetico per soddisfare gli ambiziosi obiettivi nazionali, il dibattito sui vantaggi relativi dei sistemi AC rispetto a quelli basati su DC si è intensificato.

I componenti includono convertitori (raddrizzatori centrali e convertitori DC-DC), interruttori DC, unità di distribuzione dell’alimentazione DC (PDU) e sistemi di gestione dell’alimentazione DC (monitoraggio e controllo) installati per la conversione a livello di edificio, piano/camera e attrezzatura.

Le fonti di alimentazione DC programmabili sono uno strumento essenziale nello sviluppo del prodotto e nei test di produzione di una vasta gamma di dispositivi e sistemi elettronici. In molti casi, il test funzionale richiede che il dispositivo in prova sia sottoposto a una varietà di condizioni operative. In alcuni casi, il DUT consuma una potenza costante in condizioni di ingresso variabili.

Esempi comuni sono gli azionamenti per motori DC e le alimentazioni DC/DC regolate. In tali circostanze, la capacità della sorgente DC programmabile di fornire una maggiore corrente a una tensione di uscita ridotta è preziosa. Questa capacità è conosciuta come “autoranging”. Per gli alimentatori DC senza autoranging, l’utente deve spesso sovradimensionare il DUT o utilizzare più alimentatori per testarlo in condizioni di tensione d’ingresso variabili.

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Gamma di prodotti PSI con autoranging

Il principio dell’autoranging

Quando una sorgente DC programmabile fornisce automaticamente un’ampia gamma di uscita sia per la tensione che per la corrente per mantenere la piena potenza di uscita su un’ampia gamma operativa, questo è chiamato autoranging. Il diagramma qui sotto mostra sia il quadrato convenzionale che l’operazione di autoranging.

Il principio operativo sottostante è semplice. La sorgente fornisce automaticamente una maggiore corrente a tensioni più basse, massimizzando la flessibilità dei test. Questo permette agli utenti di testare combinazioni multiple di tensione e corrente con una singola fonte.

Gli alimentatori DC convenzionali sono basati su una curva di funzionamento quadratica e limitata. Questo significa che la piena potenza è raggiunta solo a piena tensione di scala, poiché la corrente è limitata a un certo valore. Applicare la tensione di fondo scala delle alimentazioni DC programmabili a un DUT è raro, il che significa che nella maggior parte dei casi la sorgente DC non viene utilizzata al suo pieno potenziale di potenza.

Esempio di applicazione

La tendenza della distribuzione dell’alimentazione a 380 VDC per le server farm è stata proposta come un metodo efficiente di alimentazione all’interno di un data center. I migliori produttori come Cisco e Juniper hanno adottato questa tecnologia, poiché si ritiene che la conversione semplificata porterà a un significativo risparmio energetico.

Per gli scopi di questo esempio, le specifiche di potenza della piattaforma di switch Cisco Nexus 9500 sono in totale 3.000 W con una gamma di tensione di ingresso di 192 VDC – 400 VDC. Questa ampia gamma di funzionamento significa che l’interruttore assorbe molta più corrente nel funzionamento a bassa tensione.

Specifiche delle prestazioni del Cisco Nexus 9500

Caratteristiche dell’alimentazione AC/DC Piattaforma Cisco Nexus 9500
Potenza 3150W
Tensione d’ingresso 200 a 277V AC o
240 a 380V corrente continua (normale)
192 a 400V corrente continua (min. – max.)
Frequenza Da 47 Hz a 63 Hz
Efficienza 90% o superiore (carico dal 20 al 100%)

La corrente di ingresso è:

  • A 192 VDC, 3.150W/192VDC = 16,4 ADC
  • A 420 VDC, 3.150W/420VDC = 7,5 ADC

Quando si seleziona una fonte di corrente programmabile adatta per i test, gli ingegneri devono considerare sia la tensione del caso peggiore di 400 VDC che la corrente del caso peggiore di 16,4 ADC. Ricordate che la maggior parte dei test di verifica del progetto sono più estremi e possono arrivare fino a 180 Vdc. In questo caso, la corrente aumenterebbe a 17,5 ADC. Guardiamo un’alimentazione DC quadrata programmabile. La maggior parte dei produttori offre un modello con uscita a 500 Vdc.

Per il dimensionamento, un significherebbe per l’applicazione:

  • 500 VDC x 16,4 ADC = 8.200 W

In questo caso, una fonte operativa quadrata di almeno 8,2 kW è necessaria per servire entrambi i casi angolari del test. La maggior parte dei produttori offre una soluzione da 5, 10, 15 kW, quindi gli ingegneri sarebbero costretti a scegliere una soluzione da 10 kW solo per testare un prodotto da 3.150 W. Di seguito è riportato un esempio di alimentazione da 8/10 kW che fornisce un massimo di 20 ADC.

Specifiche per la potenza operativa quadrata

Potenza 4/5 kW8/10 kW12/15 kW
Tensione PotenzaPotenzaPotenza
500102030

Vantaggi dell’autoranging

Nell’esempio precedente, una potenza minima di 8,2 kW è necessaria per testare i casi angolari dei requisiti del DUT. L’EA PSI 9500-30 3U è valutato per 5.000 W e fornisce 0-500 Vdc e fino a 30 Adc.

PSI 9500-30 3U Autoranging Specifiche di prestazione

Potenza PSI 9500-30 3U
Tensione nominale e gamma 0 … 500 V
Corrente nominale e portata 0 … 30 A
Potenza e portata 0 … 5000 W

Con una potenza nominale di 5.000W, la sorgente è in grado di fornire quanto segue:

  • A 192 Vdc, 5.000W/192Vdc = 26,0 Adc
  • A 420 Vdc, 5.000W/420Vdc = 11,9 Adc

In questo caso, l’alimentazione autoranging dell’elettro-auto è solo la metà della potenza dell’alimentazione quadrata convenzionale, ma fornisce più corrente e permette una grande headroom, anche nel pacchetto DVT fino a 180 Vdc.

In generale, $X / watt si applica agli alimentatori. Cioè, maggiore è la potenza, maggiore è il costo. Un alimentatore autoranging può essere fino alla metà del costo di un alimentatore tradizionale.

Quando si sceglie un alimentatore a variazione automatica, si dovrebbe quindi pianificare in anticipo. E se invece di 400 Vdc, la tensione di ingresso arrivasse a circa 600 Vdc? Allora perché non usare una fonte di 750 Vdc?

Il PSI 9750-20 3U è di nuovo valutato a 5.000 W e fornisce 750 Vdc e fino a 20 Adc. La sorgente soddisfa ancora i requisiti dell’applicazione ma offre il vantaggio di una tensione di uscita più alta. Nel diagramma di autoranging, questa è la “zona extra”.

Sistemi di test automatizzati

L’integrazione dell’ATE è spesso semplificata dall’autoranging delle alimentazioni DC. I progetti ATE in genere incorporano più alimentazioni DC per soddisfare vari requisiti DUT, o una singola alimentazione sovradimensionata per soddisfare i requisiti di alta potenza, tensione e corrente. L’utilizzo di una sorgente autorange può far risparmiare sia costi che spazio prezioso nei progetti ATE.

Interfacce digitali remote

La maggior parte delle soluzioni EA Elektro-Automatik offre una selezione leader del settore di interfacce remote digitali chiamate “Anybus”. I moduli sono semplicemente inseriti nel pannello posteriore e possono essere suonati. L’ampia gamma di interfacce evita la necessità di convertitori digitali instabili e costosi.

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

Soluzioni ad alte prestazioni

Le soluzioni di autoranging della Elektro-Automatik partono da soli 160 W e arrivano fino a 480 kW. Offriamo soluzioni integrate complete chiavi in mano che possono essere personalizzate per soddisfare le vostre esigenze.

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