Autoranging

Constant vermogen met variabele input

Meer mogelijkheden

Met slechts één bron

Met de toenemende prevalentie van energieverbruikende gelijkstroombelastingen in commerciële en huishoudelijke toepassingen, en de groeiende aandacht voor de invoering van energie-efficiënte systemen om ambitieuze nationale doelstellingen te halen, is het debat over de relatieve voordelen van op wisselstroom versus op gelijkstroom gebaseerde systemen geïntensiveerd.

De componenten omvatten omvormers (centrale gelijkrichters en DC-DC-omvormers), DC-vermogensschakelaars, DC-vermogensverdelingseenheden (PDU’s) en DC-vermogensbeheersystemen (bewaking en regeling) die zijn geïnstalleerd voor de conversie op gebouw-, vloer-/kamer- en apparatuurniveau.

Programmeerbare gelijkstroombronnen zijn een essentieel instrument bij de productontwikkeling en productietests van een breed scala elektronische apparaten en systemen. In veel gevallen vereist functioneel testen dat het te testen toestel wordt onderworpen aan een verscheidenheid van bedrijfsomstandigheden. In sommige gevallen verbruikt de DUT een constant vermogen onder variabele ingangscondities.

Bekende voorbeelden zijn gelijkstroommotoraandrijvingen en geregelde DC/DC-voedingen. In dergelijke omstandigheden is het vermogen van de programmeerbare gelijkstroombron om meer stroom te leveren bij een lagere uitgangsspanning waardevol. Dit vermogen staat bekend als “autoranging”. Voor DC-voedingen zonder autoranging moet de gebruiker de DUT vaak te groot maken of meerdere voedingen gebruiken om deze te testen onder variërende ingangsspanningscondities.

PSI 9000 bereik met automatisch aanpassen

Het principe van autoranging

Wanneer een programmeerbare gelijkstroombron automatisch een groot uitgangsbereik biedt voor zowel spanning als stroom om het volledige uitgangsvermogen over een groot werkingsgebied te handhaven, wordt dit autoranging genoemd. Het onderstaande diagram toont zowel de conventionele kwadratische als de auto-anging werking.

Het onderliggende werkingsprincipe is eenvoudig. De bron levert automatisch meer stroom bij lagere spanningen, waardoor de testflexibiliteit wordt gemaximaliseerd. Hierdoor kunnen gebruikers meerdere spannings- en stroomcombinaties testen met één enkele bron.

Conventionele gelijkstroomvoedingen zijn gebaseerd op een kwadratische, begrensde bedrijfskromme. Dit betekent dat het volle vermogen alleen wordt bereikt bij volle schaalspanning, aangezien de stroom tot een bepaalde waarde wordt beperkt. Het toepassen van de volledige schaalspanning van de programmeerbare DC-voedingen op een DUT komt zelden voor, wat betekent dat in de meeste gevallen de DC-bron niet tot zijn volledige vermogen wordt gebruikt.

Toepassingsvoorbeeld

De trend van 380 VDC stroomdistributie voor server farms is voorgesteld als een efficiënte methode van stroomvoorziening binnen een datacenter. Topfabrikanten als Cisco en Juniper hebben deze technologie overgenomen, omdat men ervan uitgaat dat de vereenvoudigde conversie tot aanzienlijke energiebesparingen zal leiden.

Voor de doeleinden van dit voorbeeld bedragen de vermogensspecificaties van de Cisco Nexus 9500 Platform of Series switches in totaal 3000 W met een ingangsspanningsbereik van 192 VDC – 400 VDC. Dit brede werkingsbereik betekent dat de schakelaar aanzienlijk meer stroom verbruikt in laagspanningsbedrijf.

Kenmerken van de AC/DC-voeding Cisco Nexus 9500 Platform
Vermogen 3150W
Ingangsspanning 200 tot 277V AC of
240 tot 380V gelijkstroom (normaal)
192 tot 400V gelijkstroom (min. – max.)
Frequentie 47 Hz tot 63 Hz
Efficiëntie 90% of hoger (20 tot 100% belasting)

Tabel: Cisco Nexus 9500 Prestatiespecificaties

De ingangsstroom is:

  • Bij 192 Vdc, 3,150W/192Vdc = 16.4 Adc
  • Bij 420 Vdc, 3.150W/420Vdc = 7.5 Adc

Bij de keuze van een geschikte programmeerbare stroombron voor het testen moeten ingenieurs rekening houden met zowel de ongunstigste spanning van 400 VDC als de ongunstigste stroom van 16,4 ADC. Vergeet niet dat de meeste ontwerpverificatietests extremer zijn en kunnen oplopen tot 180 Vdc. In dit geval zou de stroom toenemen tot 17,5 ADC. Laten we eens kijken naar een vierkante programmeerbare gelijkstroomvoeding. De meeste fabrikanten bieden een model met 500 Vdc uitgang.

Voor de dimensionering zou een betekenen voor de toepassing:

  • 500 Vdc x 16,4 ADC = 8.200 W

In dit geval is een vierkante werkbron van ten minste 8,2 kW vereist om beide hoekgevallen van de test te bedienen. De meeste fabrikanten bieden een oplossing van 5, 10 of 15 kW, zodat ingenieurs gedwongen zouden zijn een oplossing van 10 kW te kiezen alleen maar om een product van 3.150 W te testen. Hieronder ziet u een voorbeeld van de 8/10 kW voeding die maximaal 20 adc levert.

Vermogen 4/5 kW8/10 kW12/15 kW
Spanning VermogenVermogenVermogen
500102030

Tabel: Specificaties voor vierkant bedrijfsvermogen

Voordelen van autoranging

In het vorige voorbeeld is een minimum vermogen van 8,2 kW vereist om de hoekgevallen van de DUT-eisen te testen. De EA PSI 9500-30 3U is geschikt voor 5.000 W en levert 0-500 Vdc en tot 30 Adc.

Vermogen PSI 9500-30 3U
Nominale spanning & bereik 0 … 500 V
Nominale stroom & bereik 0 … 30 A
Vermogen & bereik 0 … 5000 W

Tabel: PSI 9500-30 3U Autoranging Prestatiespecificaties

Met een nominaal vermogen van 5.000W is de bron in staat het volgende te leveren:

  • Bij 192 Vdc, 5.000W/192Vdc = 26.0 Adc
  • Bij 420 Vdc, 5.000W/420Vdc = 11.9 Adc

In dit geval is de autoranging voeding van de elektro-auto slechts half zo krachtig als de conventionele vierkante voeding, maar levert meer stroom en laat een grote headroom toe, zelfs in het DVT pakket tot 180 Vdc.

In het algemeen is $X / watt van toepassing op voedingen. Dat wil zeggen, hoe hoger het vermogen, hoe hoger de kosten. Een automatisch schakelende voeding kan tot de helft goedkoper zijn dan een traditionele voeding.

Bij de keuze van een automatische stroomvoorziening moet u dus vooruit plannen. Wat als de ingangsspanning in plaats van 400 Vdc ongeveer 600 Vdc zou zijn? Waarom dan geen 750 Vdc bron gebruiken?

De PSI 9750-20 3U heeft opnieuw een vermogen van 5.000 W en levert 750 Vdc en tot 20 Adc. De bron voldoet nog steeds aan de toepassingseisen, maar biedt het voordeel van een hogere uitgangsspanning. In het autoranging diagram, is dit het “extra gebied”.

Geautomatiseerde testsystemen

De integratie van ATE’s wordt vaak vereenvoudigd door DC-voedingen automatisch te regelen. ATE-ontwerpen bevatten meestal meerdere DC-voedingen om te voldoen aan diverse DUT-vereisten, of één overgedimensioneerde voeding om te voldoen aan hoge vermogens-, spannings- en stroomvereisten. Het gebruik van een autorange-bron kan zowel kosten als kostbare ruimte besparen in ATE-ontwerpen.

Digitale interfaces op afstand

De meeste oplossingen van EA Elektro-Automatik bieden een toonaangevende selectie van digitale interfaces op afstand, “Anybus” genaamd. De modules worden gewoon op het achterpaneel aangesloten en kunnen dan worden afgespeeld. Het brede scala van interfaces vermijdt de noodzaak van onstabiele en dure digitale converters.

Beschikbare interfaces
RS232 / CAN Open / Profibus / ProfiNet I/O 1-2 Poort / Ethernet (1/2 Poort) / ModBus TCP / CAN / EtherCAT

Hoogwaardige oplossingen

De automatiseringsoplossingen van Elektro-Automatik beginnen bij slechts 160 W en gaan tot 480 kW. Wij bieden complete kant-en-klare geïntegreerde oplossingen die aan uw behoeften kunnen worden aangepast.

Samenvatting

Autoranging is een waardevolle functie in de hedendaagse testomgeving. De voordelen zijn gemakkelijk te zien. Als u vragen hebt of hulp nodig hebt bij het specificeren van een oplossing, neem dan contact met ons op of bel ons. Wij helpen u graag!

Kontaktformular

Sie benötigen weitere Informationen oder ein individuelles Angebot? Senden Sie uns einfach Ihre Anfrage über das Kontaktformular.

    Ik accepteer de gegevensbescherming

    * Verplicht veld

    Bericht

    De vertaling van deze website wordt gedaan met kunstmatige intelligentie. Wij verontschuldigen ons dan ook voor eventuele fouten of taalgebreken.
    De taalalgoritmen worden voortdurend verbeterd.

    Sluiten