Mean Well – импульсные источники питания, преобразователи, инверторы

Power Factor Correction или PFC (коррекция коэффициента мощности) предназначена для улучшения отношения мощностей. Коэффициент мощности составляет около 0,4 ~ 0,6 в моделях без PFC. В моделях с PFC коэффициент мощности может превышать 0,95. Расчетные формулы следующие: Полная мощность = Входное напряжение × Входной ток (ВА), Реальная мощность = Входное напряжение × Входной ток × Коэффициент мощности (Вт).
С точки зрения безопасности для окружающей среды, электростанция должна генерировать мощность, которая выше, чем полная мощность, чтобы стабильно поставлять электроэнергию. Реальное использование электричества определяется реальной мощностью. Предполагая, что коэффициент мощности равен 0,5, электростанция должна вырабатывать более 2 Вт ВА, чтобы обеспечить потребление реальной мощности в 1 Вт. Напротив, если коэффициент мощности равен 0,95, электростанции нужно только генерировать более 1,06 ВА для предоставления реальной мощности в 1 Вт. Функция PFC будет способствовать эффективности энергосбережения.
Активные топологии PFC можно разделить на 2 категории: одноступенчатые активные PFC и двухступенчатые активные PFC, разница показана в таблице ниже.

В зависимости от конструкции схем, могут возникнуть различные эксплуатационные проблемы. См. ниже:

1. IC драйвера с режимом «boost» (повышающий):
   Напряжение при запуске такой ИС драйвера значительно ниже, чем общее прямое напряжение светодиода. По этой причине ИС будет запускаться при очень низком уровне напряжения, обычно примерно 1/2 от номинального напряжения источника питания, а для удовлетворения требований к номинальной мощности ток запуска будет в 2 раза превышать номинальный ток источника питания. В случае когда источник питания не может предоставить такой ток, LED драйвер с CC не будет запущен.
2. IC драйвера с режимом «buck» (понижающий):Выбранное напряжение источника питания значительно выше, чем прямое напряжение светодиода. Например, источник питания предоставляет 48 V, светодиодной лампе требуется только 24 V, а номинальные мощности эквивалентны. Когда напряжение питания достигнет напряжения проводимости светодиода, источник питания сразу перейдет в режим постоянного тока. В этот момент требуемая мощность для запуска LED драйвера больше, чем та, которую может обеспечить источник питания, т.о. образуется сбой в цепи драйвера и блокировка источника питания при прямом напряжении LED. Для режима «boost» (повышающий) мы рекомендуем увеличить напряжение запуска ИС драйвера, чтобы оно было как можно ближе к напряжению источника питания, или включить функцию плавного пуска (см. рис. 3). Подождите, пока напряжение источника питания не установится, прежде чем запускать драйвер. Выбирая источник питания для режима «buck» (понижающий), выходное напряжение источника питания должно быть как можно ближе к общему напряжению светодиодов при наличии избыточной мощности (мощность светодиода / 0,85).

PIN-код DIM – это пин-код для большинства драйверов на основе ШИМ. Он также может быть обозначен как EN (Включить). DIM (или Enable) имеет значение 0 В, внутреннее соединение с контактом SW будет открыто. Когда напряжение DIM достигает 1,5 В (тип.), Микросхема включается. Чтобы установить Vstart для ИС ДРАЙВЕРА: Vstart = (VDIM / RB) x (RA RB). Общее правило – устанавливать Vstart на 5 ~ 10% выше, чем общее прямое напряжение светодиода.

Компания MEAN WELL разработала множество различных серий источников питания специально для светодиодных применений. Одноступенчатый PFC использовался в некоторых разработках из-за низкой стоимости. Такая топология имеет следующие ограничения:

1. Колебания переменного тока
   В такой топологии не используется входной сглаживающий конденсатор. По этой причине в областях с низким качеством переменного тока выходное напряжение и ток могут стать нестабильными, что приведет к изменению яркости светодиодов. Если входное переменное напряжение стабильно, то эта проблема не возникнет.
2. Пульсация выхода
   Это также вызвано отсутствием входного сглаживающего конденсатора. По сравнению с блоками питания, использующими двухступенчатый PFC, пульсации будут значительно больше (см. рис. 4). Могут быть случаи, когда нижний предел пульсации может быть слишком низким и неподходящим для правильной работы ИС драйвера, тогда светодиоды начнут мигать. Чтобы решить проблему такого типа, выходное напряжение можно отрегулировать выше, так, чтобы нижний предел был выше, чем минимальное рабочее напряжение драйвера. Или же просто выберите блок питания с более высоким номинальным напряжением.
3.  Гармоники тока
   Одноступенчатые PFC блоки питания оптимизированы для питания с постоянным током. При использовании таких источников питания в качестве источников постоянного напряжения (в том числе при применении с каскадированием ИС драйвера постоянного тока), гармоники могут ухудшаться. При работе в зонах с нестабильным напряжением электроснабжения или с ИС драйвера, мы настоятельно рекомендуем использовать общий тип применения, как показано в таблице 1. Не используйте одноступенчатый PFC, если это возможно, или свяжитесь с MEAN WELL за дополнительной информацией.
   

И MTBF (“Mean Time Between Failure” – среднее время наработки на отказ), и срок службы являются показателями надежности. MTBF можно рассчитать с помощью двух разных методов: «подсчет деталей» и «анализ напряжений». Обычно для расчета MTBF используются стандарты MIL- HDBK-217F Notice 2 и TELCORDIA SR/TR-332 (Bellcore). MIL-HDBK-217F является военным стандартом США, а TELCORDIA SR / TR-332 (Bellcore) – коммерческий регламент. MEAN WELL использует MIL-HDBK-217F (анализ напряжений) в качестве основы MTBF. Значение MTBF – это среднее время (после непрерывного использования источника питания в течение определенного периода), в течение которого вероятность правильной работы снижается до 36,8% (e-1 = 0,368). В настоящее время MEAN WELL опирается на MIL-HDBK-217F для прогнозирования ожидаемой надежности с помощью анализа напряжений (без учета вентиляторов); при таких условиях MTBF означает, что вероятность того, что продукт сможет продолжить нормальное функционирование после непрерывной работы до рассчитанного времени MTBF, составляет 36,8% (e-1 = 0,368). Если источник питания непрерывно используется с удвоенным временем MTBF, вероятность правильного функционирования будет 13,5% (e-2 = 0,135). Срок службы определяется с помощью повышения температуры электролитических конденсаторов при максимальной рабочей температуре ИП. Например, у RSP-750-12 MTBF = 109,1 К часов (25 °С); электролитический конденсатор C110 Срок службы = 213K часов (Ta = 50 ℃).
DMTBF (Demonstration Mean Time Between Failure, демонстрация среднего времени наработки на отказ) – это способ оценки MTBF. См. следующее уравнение для расчета MTBF:

где

MTBF: среднее время наработки на отказ

X2: можно найти в распределении хи-квадрата 

N: количество образцов

AF: коэффициент ускорения, который можно получить из уравнения

Ae = 0,6

К (постоянная Больцмана) = (эВ/к)

T1: номинальная температура, указанная в спецификации. Примечание: единица измерения для расчета – Кельвин.

T2: температура, используемая для ускорения, выбранная температура не может привести к физическим изменениям в материалах. Примечание: единица измерения для расчета – Кельвин.

1. Система освещения сконструирована для работы в режиме прямого привода
   1.  Диапазон прямого напряжения светодиодов (верхний и нижний) должен находиться в диапазоне постоянного тока LED драйвера. Например, Vf светодиода составляет 3,4–3,6 V, если 6 соединены последовательно, объединенное значение Vf будет 20,4–21,6 V. В этом случае необходимо выбрать блок 24 V с областью постоянного тока 18–24 V.Ø
   2.  Для моделей с активным PFC и системным требованием PF > 0,9, нагрузка должна быть выше, чем указано в спецификации. Соотношение между PF и выходной нагрузкой можно найти на рисунке 1. Типичное требование – нагрузка 75 % или выше. Дважды проверьте спецификацию модели, которую Вы используете, чтобы подтвердить фактические требования..
   3. В областях применения с нестабильным переменным напряжением, таких как тяжелые промышленные зоны или электроснабжение генератора, выберите серию общего пользования из таблицы 1.
2.  Система освещения сконструирована для работы с ИС драйвера 
   1. Пусковое напряжение ИС драйвера должно быть как можно ближе к номинальному напряжению источника питания.
   2. Для правильной работы ИС драйвера требуется стабильное напряжение. Поэтому настоятельно рекомендуется использовать серии общего пользования из таблицы 1
   3.  Для моделей с активным PFC и системным требованием PF > 0,9, нагрузка должна быть выше, чем указано в спецификации. Соотношение между PF и выходной нагрузкой можно найти на рисунке 1. Типичное требование – нагрузка 75% или выше.
   4. Дважды проверьте спецификацию модели, которую Вы используете, чтобы подтвердить фактические требования. При использовании ИС драйвера может возникнуть проблема с EMI системы. После завершения проектирования системы освещения, параметры EMI должны быть дважды проверены. Для получения информации по решению проблем электромагнитных помех системы, обратитесь к вопросу №11.

MEAN WELL intelligent products are those equipped with communication interfaces, parameters and functionality can be adjusted or changed via the interfaces. Take the RPB-1600, the intelligent battery charger as an example, users can easily adjust charge curves to deal with various types of batteries owing to its PMBus communication protocol. Mean Well divides the intelligent products into four sections: PMBus, CAN bus, DALI, DALI-2 and KNX. Please read the following for more information.
>> PMBus

PMBus stands for Power Management Bus, which is an open standard power-management protocol, featuring flexibility and highly versatile standard. Those intelligent products with the protocol are able to do parameter settings, such as output voltage/current, status reports, etc. The models are as below:

RCP-2000

RCP/RPB/RCB-1600

RSP-1600PM

DRP/DBR/DBU-3200

DPU-3200PM

PHP-3500

UHP-1500/2500

HEP-1000

>>CAN bus

The Controller Area Network bus is a serial communication bus designed for robust and flexible performance. Those intelligent products with the protocol are able to do parameter settings, such as output voltage/current, status reports, etc. The models are as below:

RSP/RCP/RPB/RCB-1600CN

DPU/DRP/DBU/DBR-3200CN

PHP-3500CN

UHP-1500CN/2500CN

HEP-1000CN

>>DALI

DALI stands for Digital Addressable Lighting Interface, a digital, internationally adopted language used to control lighting such as LED Drivers. Those products/drivers with the protocol are able to cooperate with DALI controller to form smart luminaires for interior use. The models are as below:

LCM-25DA/40DA/60DA

LCM-40UDA/60UDA

ELG-75CDA/100CDA/150CDA/200CDA/240CDA

ELG-75DA/100DA/150DA/200DA/240DA

HLG-320-CDA

HBG-100DA/160DA/200DA/240DA

HBC-100PDA/160PDA

HVGC-480ADA/650DA

ODLC-45DA/65DA

LDC-35DA/55DA/80DA

PWM-60DA/90DA/120DA

IDLC-45DA/65DA

IDPC-45DA/65DA

DAP-04

LDD-H-DA

>>DALI-2

DALI-2 is an updated version of DALI. The main difference for DALI-2 is that specification of electrical tolerances is more precise and it added new commands, such as extended fade-time, making fades from 0.1 seconds up to 16 minutes. DALI-2 products/drivers not only can work with DALI-2 application controllers and input devices, but also can be installed into DALI system. The models are as below:

LCM-25DA2/40DA2/60DA2

PWM-60DA2/90DA2/120DA2/200DA2

ELGC-300-L/M/H-ADA

HBGC-300-L/M/H-ADA

HVGC-1000-L/M/H-DA

LDC-55DA2

>>KNX

KNX is an open standard for commercial and domestic building automation. It controls all aspects of home and building control such as: lighting, heating, cooling and ventilation, blinds/ shutters. Those products/drivers with the protocol are able to cooperate with KNX controllers and switches to form small home network or being installed into smart commercial building. The models are as below:

LCM-25KN/40KN/60KN

PWM-60KN/120KN

KAA-8R(-10)

KAA-4R4V(-10)

KDA-64

KNX-40E-1280D

Indicates Hi-Pot Test or Electric Strength Test. The input should be shorted together as well as the output before test. The test will proceed under particular loop, such as I/P-O/P, I/P-FG and O/P-FG with certain high voltage value for 1 minute. (The typical leakage current is 25mA when testing with AC)
 

1.  Hi-Pot Test is a way to ensure if the isolation between primary to secondary is done properly, preventing damaging to S.P.S. when facing high voltage between input and output. The test voltage should be gradually increased from 0V to preset level and remains at preset level for 60 seconds with raise time greater than 1 second. In mass production, the test period could be reduced to 1 second. If the leakage current flowing through the isolation material increases rapidly when applying test voltage, it indicates ineffectiveness of isolation (dielectricbreakdown). Corona effect/discharge or transient electrical arc is not considered as failure.
2. When AC test voltage is applied, Y capacitors are the main cause of leakage current. A 4.7nF capacitor can cause leakage current of 5mA. According to regulations of UL-554, the Y capacitors should be removed for Hi-Pot test, which is not practical for mass production. The only solution is to increase the leakage current setting, typically 25mA, of test instrument. Presently, the criteria of leakage current are not defined in safety regulations.
3. According to regulations of IEC60950-1, DC test voltage can be substituted when there are bridging capacitors coupled between primary and econdary circuits, so as to solve the problem of leakage current.

1. Чтобы повысить надежность ИП, мы предлагаем пользователям выбрать устройство, мощность которого на 30% выше фактической потребности. Например, если системе требуется источник мощностью 100 Вт, мы предлагаем пользователям выбрать ИП с выходной мощностью 130 Вт или более. Так Вы можете эффективно повысить надежность ИП в вашей системе.
2. Также необходимо учитывать температуру окружающей ИП среды и наличие/отсутствие дополнительного устройства для рассеивания тепла. Если ИП работает в высокотемпературной среде, нужно сделать снижение выходной мощности.Кривую снижения характеристик «температура окружающей среды vs выходная мощность» можно найти в спецификациях.
3. Выберите функции исходя из применения:

• Функция защиты: защита от перенапряжения (OVP), защита от перегрева (OVP), защита от перегрузки (OLP) и т.д.
• Функции управления: функция сигнализации (исправное питание, сбой питания), дистанционное управление, дистанционные измерения и т.д.
• Специальные функции: коррекция коэффициента мощности (PFC), функция бесперебойного питания (ИБП)

     4.   Убедитесь, что модель соответствует необходимым Вам стандартам безопасности и нормам EMC.

Вентиляторы имеют относительно короткий срок службы (типичный MTTF, среднее время до отказа около 5000-100000 часов) по сравнению с другими компонентами блока питания. Изменение способа работы вентиляторов может продлить время работы. Наиболее распространенные схемы контроля показаны ниже:

1. Контроль температуры: если внутренняя температура источника питания, обнаруженная датчиком температуры, превышает пороговое значение, вентилятор начнет работать на полной скорости, тогда как, если внутренняя температура меньше чем установленный порог, вентилятор перестанет работать или будет работать вполсилы. Кроме того, охлаждающие вентиляторы в некоторых источниках питания управляются нелинейным методом, при котором скорость вентилятора может изменяться синхронно с внутренними температурами.
2. . Управление нагрузкой: если нагрузка источника питания превышает пороговое значение, вентилятор начнет работать на полной скорости, тогда как, если нагрузка меньше установленного порогового значения, вентилятор перестанет работать или будет работать вполсилы.