找到合适的电力供应来解决高峰和低谷

2008年2月28日
具有高峰值电流能力的电源能够在短时间内支持高于额定连续功率的负载,而不会导致机组停机或损坏。此功能的典型约束

具有高峰值电流能力的电源能够在短时间内支持高于额定连续功率的负载,而不会导致机组停机或损坏。这种能力的典型约束包括时间(电流峰值持续时间)和电源必须支持更高负载的时间百分比(占空比)。

通常需要高峰值电流的产品包括打印头、泵、电机和磁盘驱动器,在工厂自动化、医疗泵系统、流体和材料处理、机器人、电动工具、机械加工、包装、测试、分配系统和打印机中都有大量发现。

这些行业的预期增长表明,对能够支持短期高峰负荷的电力供应的需求日益增长。这些单位还必须对环境友好和效率高。利用能够支持高峰值负荷的电源有显著的好处。

首先,设计师可以使用较小的供应量,从而减少整个系统的大小和重量。在一个短时间内需要800w的系统中,一个400 W的单元加上一个800 W的峰值通常意味着更小的占用空间。

其次,低功率、高峰值的机组成本更低。同样,如果你需要400w的连续电源,但有一个较短的800w峰值,而不是使用更昂贵的800w电源,带有一个800w峰值的400w单元可能更划算。为了实现这些好处,重要的是要根据一些变量来定义系统:峰值电流、峰值电流持续时间、峰值电流事件频率(占空比)和非峰值电流需求期间的预期功率需求(图1).

有一些方法可以估计其中的一些价值,并根据供应的特征来推导它们。对于具有峰值电流需求的应用程序,对拟议系统的电力预算进行简单的评估,可以帮助最小化系统的规模和成本。正确地分析功率需求将导致最佳的解决方案。

然而,这也有潜在的缺陷。一些被描述为支持高峰值负荷的供应可能实际上并没有提供预期的好处。深入研究制造商的数据表可能是必要的,以了解性能特征如何与特定的应用程序相关。

峰值负载能力
通常,有三种方法来表征峰值负载能力。一种常见的表征方法是,在占空比为10%至15%的情况下,在峰值负载刚好低于过流保护(OCP)截止电压的情况下,对电源进行短时间的测试(通常可达30秒),通常比连续额定电流高12%至20%。

本质上,这是一个现货供应,特征是推断一个安全裕度或净空超过和超过名义连续额定值。实际上,这可能会提供一种虚假的安全感。虽然一些应用可能需要额外的12%到20%的电力在短时间内,大多数电机,泵,打印头,例如,需要更高的电流在更短的时间内。

第二种方法的特点是,电源的峰值非常高,可达额定电流的200%,但在如此短的时间内,OCP电路无法检测或对过电流条件作出反应。一些数据表通过这个表征方案指定了基于电源能够承受500µs的峰值电流处理。

在此基础上,300 W的电源可以在500µs时工作在600 W,但在非高峰时段必须工作在300 W以下。虽然这是一种常用的电源特性方法,但很少有应用程序在如此短的时间内需要200%的额定功率。

第三种表征方法指定了在高线处的峰值额定值,这意味着大于180 v的交流输入。在这个例子中,一个400w的电源可以提供600w的连续电源,输入电压大于180v ac -当高压交流输入可用时,这是一个真正的好处。

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总的来说,有这样一个阵列的潜在输入电压的好处是很好的。但它可能会限制系统的销售,以低线路交流输入为主,或至少经常遇到的国家。

专为高峰值能力设计的电源采用了整体设计和架构、OCP电路、能量存储特性、效率和热鲁棒性,将支持高峰值负载。这种装置可能能够在10秒内提供两倍于其名义功率的功率,这是一个现实的应用需求。此外,这种能力可以扩展到占空比从35%到50%的范围。

沿着这些路线的一种方法是使用提供直流输出模块化的电源。模块化设计使用户能够指定几个标准输出,并提供必要的高峰值电流能力。换句话说,你不太可能需要每次输出都有很高的峰值能力,所以寻找一种不需要为此付费的电力系统(图2).

计算数字
在为高峰应用选择电源时,重要的因素包括在非高峰期间可以提取多少功率,可以提供多少峰值功率,以及可以提取多长时间的峰值功率。这些问题的答案受到电源额定规格的限制。

例如,一个400 W的电源,可以在35%的占空比下提供高达10秒的800w峰值功率,该规格定义了您的要求必须达到的工作范围。使用这些规格,您可以确定在非高峰期间的可用功率约为180w。如果您知道您的应用在峰值和5秒内不需要超过720w,占空比为25%,那么您可以在非峰值持续时间内绘制约290w。

一旦您确信设计要求不超过电源的额定规格,系统级问题就会出现。例如,如果峰值小于电源的额定峰值,您可能需要确定在非峰值持续时间内可以获得多少功率,或者如果峰值功率小于电源的额定持续时间,可以实现什么占空比。数学并不复杂,但您确实需要考虑所有这些系统级别的问题,以确保无故障供电运行。

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