www.powel.ru
«ЭФО»

НОВОСТИ:


Новые источники питания Recom на DIN-рейку с 10-летним сроком работы

Тепло и перегрев являются большой угрозой для электронных компонентов, в особенности, когда речь идет об электролитических конденсаторах и времени наработки на отказ (MTBF). MTBF источника обычно определяется временем наработки на отказ самых чувствительных к теплу элементов, которыми зачастую оказываются конденсаторы. Чтобы повысить надежность источников питания, не повышая их стоимость, производителям приходится, находить решения, предотвращающие преждевременное старение компонентов и улучшающие тепловые режимы работы. Эта статья посвящена способам организации тепловой защиты в линейке новых, относительно дешевых источников питания серии REDIN компании Recom, предназначенных для монтажа на DIN- рейку.

Рис. 1: Новые источники питания на DIN-реку от компании RECOM предназначенные для установки в шкафы управления для работы при  высоких температурах окружающей среды, с гарантией 7 лет.

Инженеры компании RECOM проводят множество исследований, чтобы выявить и избежать повреждений компонентов, вызванных их перегревом в модулях питания. Для выявления ускоренно деградирующих компонентов на ранней стадии используются тепловизоры, снимающие термограммы в динамическом режиме при прохождении тестирования на ускоренное старение (HALT тесты). Это позволяет инженерам идентифицировать потенциальные недостатки конструкции. Например, ограждение электролитических конденсаторов от источников перегрева на плате, так как они являются наиболее чувствительными элементами и испарение электролита приведет их к преждевременному отказу.

Сложнейшие технологии по доступной цене

Сейчас доступны два новых источника питания Recom для установки на DIN рейку с выходной мощностью 45 Вт (REDIN45) и 60 Вт (REDIN60), построенных с учетом всех вышеперечисленных особенностей конструирования. При этом данная линейка расширяется (таблица 1) и в ближайшее время будут анонсированы более мощные блоки питания на DIN-рейку от компании Recom.

Серия Мощность Изоляция Входное
напряжение
Выходное напряжение Кол-во
выходов
Защита
по току
 REDIN45 45 Вт 3.75 кВ 85-264 В 12-15 В
24-28 В
один Да
 REDIN60 60 Вт
 REDIN120 120 Вт 12-15 В
24-28 В
48-54 В
 REDIN240 240 Вт
 REDIN480 480 Вт

Таблица 1. Модули питания семейства REDIN (Recom)

Источники питания серии REDIN хорошо проработаны не только конструктивно, но и схемотехнически. КПД данных источников достигает 86%, при этом оптимальная эффективность достигается уже при 8-10% нагрузке и практически не зависит от напряжения сети, будь то 85В или 264В (рис.2).

Рис 2. КПД преобразователей в зависимости от нагрузки и входного напряжения сети.

Рис 3. ВАХ преобразователей REDIN выходной ток при изменении выходного напряжения)

Источники имеют возможность регулировки выходного напряжения 12 (12-15)В+/-5% и 24 (24-28)В+/-5% с сохранением выходной мощности на номинальном уровне.

Рис 4.Нагрузочная характеристика источников питания REDIN от температуры

ВАХ источника питания (рис.3) довольно гибкая, один блок питания может заменить два источника с разными выходными номиналами, не говоря уже о нестандартных напряжениях и подстройке выхода для компенсации потерь. Такой подход сокращает номенклатуру применяемых источников и упрощает их использование.

Охлаждение модулей происходит за счет свободной конвекции воздуха, при этом потеря мощности (рис.4) начинается только с 50С и на 70С достигает 30%. В сравнении с аналогичными источниками на DIN рейку, разработанными для установки в шкафы с ограниченным объемом -это очень хороший показатель. При лучшем охлаждении данную характеристику можно легко “сдвинуть” в область больших температур.
Источники оснащены надежными клеммами для проводов сечением до 4 мм², имеют КПД > 87% и изоляцию 3.75кВac. Благодаря оптимизированной конструкции, источники питания серии REDIN могут работать на высотах до 5000 м, где естественная конвекция воздуха гораздо хуже и эффективность охлаждения заметно снижена.

Рис. 5: Новые источники питания Recomс монтажом на  DIN рейку с креплениями на задней и боковой стенке прибора для установки в плоские шкафы.

 


Модули достаточно компактны, и при их ширине в 41 мм обеспечивается оптимальная циркуляция воздуха. Таким образом, любое количество модулей может быть установлено на DIN-рейку  “бок о бок”. Это позволяет устранить проблемы безопасных расстояний между источниками питания, которые обычно игнорируются монтажниками.
Принудительное охлаждение требуется только в установках, где температура окружающего воздуха внутри шкафа превышает + 70 ° C.
Чтобы повысить удобство установки, разработчики RECOM спроектировали корпус из ударопрочного пластика, который позволяет осуществлять монтаж на DIN-рейку задней или боковой поверхностью источников. Это особенно удобно для плоских шкафов (рис. 5).
В случае перегрузки, перенапряжения, короткого замыкания или превышения температуры модули автоматически отключаются, чтобы защитить систему. При использовании дополнительных релейных контактов «DC OK» можно синхронно запускать несколько модулей.
Собственное энергопотребление источников без нагрузки заметно снижено (менее 500мВт), что пока еще не является обязательным требованием для промышленного оборудования, но блоки REDIN уже соответствуют директиве ЕС о EcoDesign. Источники  так же сертифицированы в соответствии со стандартами UL508, IEC60950-1, EN61000-4, EN55011 Class B, EN55022 Class B, и EN55024 и поставляются с гарантией производителя 7 лет.
Все выше, приведенные параметры говорят о проработанности источников питания REDIN и их надежности, заложенной при разработке. Но как же это достигается? Начнем рассмотрение со всеми знакомой аббревиатуры MTBF-среднего времени наработки на отказ.

Разница между MTBF и долгим сроком службы “в двух словах”

Среднее время безотказной работы (или среднее время между отказами) обычно используют в качестве показателя надежности. По существу, среднее время безотказной работы является обратной величиной интенсивности отказов. Например, если один из десяти блоков питания выходит из строя после 10000 часов, MTBF на 100.000 часов рассчитывается следующим образом:
MTBF = 1 / λ
где «λ» является количеством отказов за определенный период времени, который в нашем примере будет 0,1 на 10000.
Таким образом, значение MTBF может быть очень высоким, но это не обязательно отражает фактический срок службы изделия. Нельзя также забывать, что среднее время безотказной работы - это всегда расчетное значение, сделанное на основе данных отдельных компонентов прибора. Данная цифра не всегда связана с продуманностью прибора, в котором учтены хотя бы тепловые нагрузки на компоненты, несмотря на то, что такие конструктивные решения имеют решающее значение для обеспечения надежности.
Для новых продуктов Recom уделяет больше внимания проработке схемотехники и надежности, более содержательно прописываются все данные в спецификациях, а срок службы определяется испытаниями на ускоренное старение (HALT- highly accelerated life testing).
Во время этих испытаний (рис.6) источники REDIN подвергаются воздействию быстрых температурных циклов, случайных вибраций, изменению влажности и других факторов, которые приводят к преждевременному старению. Для тестирования HALT RECOM делает выборку из партии источников питания и проверяет их в течение 1000 часов. Результаты этих тестов весьма точно отражают реальный срок службы изделия
По данным испытаний серии блоков питания REDIN с монтажом на DIN-рейку проектное время составляет более 85000 часов, что соответствует десяти годам непрерывной работы. Таким образом, клиенты могут быть уверены, что блоки питания будут работать без сбоев в течение этого периода времени.

Рис 6: Два источника питания REDIN, проходящих цикл испытаний при 85 °С и 95% влажности воздуха в течении 1000-час. Результаты этих тестов позволяют получить более точные данные среднего времени работы данных приборов.

 

Заключение

Опытные инженеры-разработчики электронной аппаратуры хорошо знают, что причиной многих «болезней» электронных устройств является их недостаточная проработка  «Дьявол кроется в деталях», и выявить проблемные участки, особенно в топологиях печатной платы - сложная задача.
Высокотехнологичное производство, а также активное внедрение инновационных технологий тестирования и продуманных схемотехнических решений компании Recom позволяют ей разрабатывать и производить надежные продукты с длительным гарантированным сроком эксплуатации.

Литература

1.         Источники питания Recom -  http://www.powel.ru/producers/recom/
2.         DC/DC - преобразователи с усиленной изоляцией от RECOM для увеличения срока службы IGBT-модулей. Журнал КиТ №9 2015г

Статья в pdf  формате - http://www.powel.ru/files/catalog/Recom/13_184.pdf

Квалифицированную техническую поддержку по источникам питания Recom можно получить в компании "ЭФО"

ВАШ ТЕХНИЧЕСКИЙ ВОПРОС


Дистрибуция электронных компонентов www.efo.ru © All rights reserved. EFO Ltd.
При использовании материалов
ссылка на источник обязательна.
Создание сайта © 2010 PointDesign™
Конструктивы и корпуса РЭА www.korpusa.ru Микроконтроллеры www.mymcu.ru Микросхемы Altera altera.ru
Мир беспроводных решений www.wless.ru Волоконно-оптические компоненты www.infiber.ru Кварцевые резонаторы
и генераторы Golledge
www.golledge.ru
Силовая электроника www.efo-power.ru Электротехническая продукция www.efo-electro.ru Контрольно-измерительные приборы www.efometry.ru