Série HR/HRP DC-DC napěťové měniče 240/288 W, rozsah vstupního napětí 10:1. Popis. Vlastnosti

Transkript

1 Vlastnosti 6.4" TE " 4.4" 3 U 8 3." 6 TE " 4.4" 3 U Mimořádně široký rozsah vstupního napětí od do 68 V DC v jednom typovém provedení Soulad se směrnicí RoHS (Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment) Zařízení třídy I z hlediska ochrany elektrických a elektronických zařízení Blokovací ochrana vstupu před přepětím a podpětím (ochrana proti podpětí programovatelná) Vypínací funkce Omezení zapínacího proudu Doba překrytí výpadku sítě ms (Hold-up time) Nastavitelné výstupní napětí Dva nezávislé, galvanicky oddělené výstupy: odolné proti chodu na prázdno, přetížení, zkratu Proudové omezení s obdélníkovou charakteristikou Paralelní provoz s aktivním sdílením proudu Velmi vysoká účinnost do 94 % Odolnost vůči elektromagnetickému rušení dle IEC 6-4-,-3,-4,-,-6 Všechny desky plošných spojů jsou chráněny lakováním Velmi vysoká spolehlivost Schváleno jako elektricky bezpečný výrobek v souladu s IEC/EN 69-, UL/CSA 69-,. vydání (v přípravě) Popis Napěťové DC-DC měniče řady HR představují univerzální napájecí zdroje, vhodné zejména pro užití v pokročilých elektronických systémech v dopravních i jiných aplikacích. Mezi význačné vlastnosti lze zahrnout velmi široký rozsah vstupního napětí, velmi vysokou účinnost, vynikající spolehlivost, nízké zvlnění výstupního napětí a vynikající dynamické odezvy při přechodových dějích na zátěži nebo na vedení. Měniče mohou být připojeny ke všem běžně používaným drážním bateriím. Vstupy měniče jsou chráněny proti přepěťovým nárazům i krátkodobým špičkám v průběhu vstupního napětí. Vstupní obvody přepěťové a podpěťové blokovací ochrany deaktivují výstupy v případě, kdy hodnota vstupního napětí je mimo předepsaný rozsah. Omezení vstupu umožňuje nastavení blokování při podpětí na vhodnou úroveň, což spolu s užitím odpovídající externí vstupní pojistky zabraňuje vzniku vysokého vstupního proudu při provozu s bateriemi s vysokým napětím. Obvody omezení zapínacího proudu zabraňují vypnutí jističů a pojistek při zapnutí měniče. Výstupy jsou odolné proti chodu naprázdno a zkratu. Měniče mají plné galvanické oddělení mezi vstupem a výstupy, vstupem a pouzdrem, výstupy a pouzdrem, výstupy a pouzdrem a mezi jednotlivými výstupy. Měniče jsou zvláště vhodné pro aplikace v železniční dopravě a mohou být napájeny ze všech obvyklých typů železničních baterií se jmenovitým napětím 4 V, 36 V, 48 V, 7 V, 96 V, V a V. Měniče vyhovují ustanovením standardů EN a EN -3-. Všechny desky plošných spojů jsou pokryty ochranným lakem. Konstrukce pouzdra umožňuje provoz při jmenovitém zatížení až do teploty okolního prostředí 7 C s přirozeným chlazením. Při užití nuceného chlazení může teplota okolního prostředí přesáhnout 7 C, ale teplota pouzdra nesmí překročit 9 C. Teplotní čidlo generuje blokovací signál, který zablokuje výstupy tehdy, pokud teplota pouzdra T C překročí dovolenou hodnotu. Výstupy jsou automaticky znovu aktivovány v případě, kdy teplota klesne pod nastavenou limitní hodnotu. Aktuální provozní stav měniče indikují dvě LED, které umožňují kdykoliv vizuální kontrolu systému. Měniče mohou být buď instalovány do 9 racku v souladu se standardem IEC 697-3, nebo montovány na přístrojový rám (šasi). K dispozici jsou i dva chladiče různých velikostí a chladicí desky pro montáž na přístrojový rám (šasi) viz Volitelné příslušenství B, B. Obsah Strana Popis... Typový přehled... Popis funkce... 3 Vstupní elektrické parametry... 4 Výstupní elektrické parametry... 6 Pomocné funkce... 9 Elektromagnetická kompatibilita (EMC)... Odolnost vůči podmínkám okolního prostředí... 3 Mechanické parametry... 4 Bezpečnostní pokyny a montážní instrukce... 7 Popis volitelného příslušenství... 8 Příslušenství... 9

2 Typový přehled Tabulka : Typový přehled V o nom [V] Výstup Výstup Vstupní napětí η při 4 V η při V Typ Příslušenství I o nom [A] V o nom [V] I o nom [A] V i nim 3 [V] V i cont [V] V i max 3 [V] 6,8 až , 9 94, HR3-9RG B, B 6,8 až , 9 94, HRP3-9RG B, B - - 6,8 až , 9 94, HR3-9RG 4 B, B ,8 až , 9 94, HRP3-9RG 4 B, B ,8 až , 9 94, HR3-9RG B, B ,8 až , 9 94, HRP3-9RG B, B V o nom jmen. výstup. napětí výstup I o nom jmen. výstup. proud výstup V o nom jmen. výstup. napětí výstup I o nom jmen. výstup. proud výstup V i min min. vstup. napětí V i cont (rozsah) max. vstupní napětí V i max min. [%] typ [%] min. [%] typ [%] Účinnost při T A = C, V i nom = 4 V, I o nom Účinnost při T A = C, V i nom = V, I o nom 3 Krátkodobě; viz tabulku 4 Oba výstupy spojeny paralelně Oba výstupy spojeny sériově Značení výrobku Základní typové značení: značky schvalovacích institucí, značka CE, upozornění (výstrahy), označení jednotlivých pinů, příslušné patenty a logo výrobce, význam jednotlivých LED. Značení konkrétního provedení: rozsah vstupního napětí, jmenovitá výstupní napětí a proudy, stupeň krytí, číslo výrobní dávky, výrobní číslo, kód data výroby včetně místa výroby, změny a modifikace provedení, datum výroby.

3 Popis funkce Vstupní napětí je vedeno přes účinný vstupní filtr na vícestupňový spínaný zvyšovací měnič, který vytváří napětí meziobvodu pro filtrační kondenzátor C b. Zapínací proud je omezován odporem R inr, který je po nabití kondenzátoru zkratován spínacím tranzistorem V inr. Kondenzátor napájí jednočinný propustný měnič s obvody active clamp (pomocí dalšího tranzistorového spínače a rezonančního obvodu se provádí aktivní demagnetizace transformátoru, dosahuje se vyšší spínací frekvence a zatěžovatele spínání, vyšší účinnosti a menších rozměrů transformátoru atd., než u obvyklých topologií měničů). Kondenzátor také zajišťuje napětí během doby výpadku napájení v trvání ms. Hlavní transformátor má dvě oddělená sekundární vinutí pro dva výstupy. Napětí sekundárních vinutí je usměrněno synchronními usměrňovači s cílem zajistit co nejvyšší účinnost. Zvlněná napětí na jejich výstupech jsou vyhlazována dvojitou tlumivkou a výstupními filtry. Řídicí logika snímá hlavní výstupní napětí V o a vytváří řídicí signál pro propustný měnič, zohledňující při tom velikost maximálního výstupního proudu, přenášeného pomocí magnetické zpětné vazby do řídicího obvodu propustného měniče, nacházejícího se na primární straně. Napětí druhého výstupu sleduje napětí hlavního (prvního) výstupu, tento druhý výstup má také své vlastní obvody proudového omezení. Pokud hlavní výstupní napětí vlivem proudového omezení poklesne, výstupní napětí druhého výstupu poklesne také, což platí i naopak. Výstupní napětí lze nastavit vnějšími prostředky. Paralelní provoz několika měničů je možný. Řídicí logické obvody zajišťují přiměřené rozdělení proudu. Oba výstupy mohou být zapojeny paralelně nebo sériově bez jakýchkoliv předběžných opatření. Omezení výstupního proudu obou výstupů má obdélníkovou charakteristiku. Kontrolní diagnostický výstup (D) a dvě LED na čelním panelu signalizují správnou funkci měniče. Měnič je vybaven blokovací přepěťovou a podpěťovou ochranou vstupu. Hladinu sepnutí podpěťové ochrany lze nastavit prostřednictvím externího odporu s hodnotou závisející na jmenovitém napětí napájecí baterie. Teplotní čidla na primární i sekundární straně zabraňují nadměrnému oteplení měniče. Chladicí deska pro montáž na přístrojový rám (šasi) je k dispozici jako volitelné příslušenství. 6 Vi+ 8 Vi 3 3 PUL 4 C x Vstupní filtr C Y C Y VDR C i NTC + Zvyšovací měnič ( khz vícestupňový) Primární řídicí obvody Pomocný měnič C b V inr + R inr Magnetická zpětná vazba Propustný měnič (8 khz) Izolace NTC Řízení synchr. usměrňovače Řízení synchr. usměrňovače + + Sekundární řídicí logika Filtr. výstupu Filtr. výstupu C Y C Y C Y C Y 6 R 8 T D S+ 4 Vo+ 8 Vo 4 S 6 Vo+ Vo Obr. Blokové schéma 3

4 Vstupní elektrické parametry Všeobecné podmínky: - T A = C, pokud není uvedeno T C (T A - teplota okol. prostředí, T C teplota pouzdra) - Pin 4 (PUL) V, pokud není uvedeno jinak - Piny 6 (R) a 8 (D) nezapojeny Tabulka : Typový přehled Typové označení HR3 HRP3 Parametry Podmínky min. typ max. min. typ max. V i Provozní vstupní napětí I o = I o max T C min T C max 6,8 6,8 V pro s pro s bez vypnutí,, V i nom Jmen. rozsah vstupního napětí 4 () 4 () V i abs Meze vstupního napětí 3 s, bez poškození I i Typový vstupní proud V i max.. ( V).. V i min, I o nom,76 (,36),6, (,83),4 A P i o Příkon při chodu naprázdno V i min V i max, I o = 4, 4, W P i inh Jalový vstupní výkon V i min V i max, PUL = V,, C x Vstupní kapacita 8,6 8,6 μ F I inr p Špičkový zapínací proud V i = V, I o nom 3 3 A t inr r Časová konstanta I inr t d on Doba náběhu gv i min, I o nom 4 4 T r Doba náběhu po vypnutí V i 6,8 V, I o nom, PUL g V 4 4 R i Vstupní odpor m Ω Jednotky Při zapnutí (omezení zapínacího proudu neaktivováno) V souladu s ETS 33- (Electric Train Supply, viz ČSN ETS 33- Navrhování zařízení (EE) Rozhraní pro napájení na vstupu telekomunikačních zařízení, část : Napájení stejnosměrným proudem (dc) ms 4

5 Ochrany vstupu, pojistky Tento napěťový měnič je navržen pro extrémně široký rozsah vstupního napětí, což umožňuje připojení ke všem běžným drážním bateriím. Programovatelné blokování měniče při podpětí na vstupu (PUL, pin 4) by mělo být přiměřeně nastaveno tak, aby byl omezen vysoký vstupní proud při zapnutí měniče, viz obr.. Tabulka 3 uvádí hodnoty odporu R PUL, zapojeného mezi piny PUL (4) a Vi (piny 3 + 3), odpovídající výsledné minimální vstupní napětí a výsledný maximální výstupní proud. Obr. 3 znázorňuje výběr dalších hodnot odporu R PUL v závislosti na hodnotě zapínacího napětí. U baterií pro stacionární provoz může být výhodnější vyšší zapínací napětí. I i [A] V i min [V] Poznámka: pokud je PUL (pin 4) propojen na Vi (piny 3, 3), měnič je deaktivován (vypnut). V i [V] Obr. Typický průběh závislosti vstupního proudu na vstupním napětí při jmenovité zátěži Tabulka 3: Specifikace hodnot odporu R PUL (typické hodnoty) a doporučená velikost externí pojistky pro drážní aplikace Baterie R PUL V i min (on/off) Velikost pojistky 4 V V A, rychlá, Littlefuse V 6,9 kω 7 6 A, rychlá, Schurter /SP 48 V 4 kω 6, A, rychlá, Schurter /SP 7 V kω A, rychlá, Schurter /SP V,6 kω 6 6 6,3 A, pomalá, BEL Fuse MRT V,8 kω 9 84 A, pomalá, BEL Fuse MRT všechny Ω Měnič zablokován Velikost pojistky 6,3 3 mm Velikost pojistky mm Uvnitř měniče není umístěna žádná pojistka, proto musí být v systémové instalaci před měničem předřazena pojistka nebo jistič pro ochranu proti možným závažným poruchám nebo poškozením. Ochrana vstupu proti přepólování je zajištěna antiparalelně zapojenou diodou ke vstupním svorkám, která vyvolá přerušení externí vstupní pojistky nebo vybavení jističe při připojení vstupního napětí s nesprávnou polaritou. Ochrana proti krátkodobým špičkám v průběhu vstup. napětí Předřazená pojistka vstupu měniče společně s odporem VDR (voltage depending resistor napěťově závislý odpor) a dvoustupňový symetrický vstupní filtr tvoří účinnou ochranu proti vysokým napěťovým špičkám v průběhu vstupního napětí, které se obvykle vyskytují v bateriově napájených mobilních aplikacích. V případě velmi vysoké hodnoty vstupního napětí blokovací přepěťová ochrana deaktivuje měnič a tím jej ochrání proti poškození. Omezení zapínacího proudu Měniče jsou vybaveny elektronickým obvodem omezení zapínacího proudu. Tento obvod je funkční také v případě vypnutí a neprodleného opětného zapnutí vstupního napětí. V důsledku toho, že ke vstupním svorkám je přímo připojeno několik kondenzátorů, při každém připojení vstupního napětí vznikne proudová špička. Špičková hodnota zapínacího proudu může být stanovena podle níže uvedeného vztahu (viz obr. 4): V i source I inr p = (R s ext + R i ) Fig. 4 Obr. 4 Náhradní schéma vstupních obvodů I inr [A] 4 R s ext I inr p + + V i source C X R i , 3 4 ms k R PUL Obr. Zapínací proud při V i = V, I o nom Obr. 3 Hodnota R PUL v závislosti na zapínacím napětí

6 Výstupní elektrické parametry Všeobecné podmínky: - TA = C, pokud není uvedeno T C - Pin 4 (PUL) V Tabulka 6: Parametry měničů v provedení se dvěma výstupy Typové označení Jmenovité výstupní napětí Parametry Podmínky HR3 V HRP3 V Výstup Výstup Výstup Výstup min. typ max. min. typ max. min. typ max. min. typ max. V o Výstupní napětí V i nom,, I o nom,93,,7,,93,,7, V o BR Ochrana výstupu (ochranná dioda) Výstup -- 4,4,9 -- 4,4,9 V o nom Výstupní jmenovitý proud V i min V I i max ol, I ol Omezení výstupního proudu,3,3 T C min T C max I ol Omezení výstupního proudu -- 4,6 -- V o V o adj Δ V o u v o d Šum výstupního napětí Spínací frekvence V i nom, I o nom BW = MHz Mezivrcholová hodnota špička Nastavení pomocí výstup. svorky R (pin 6) 4 Statická přesnost regulace při změnách na vedení/zátěži (celková chyba vůči V o ) V i min V i max (, ) I o nom Jednotka 7, 3,8 3 7, 3,8 3 V ± 3 ± 3 Dynamická Odchylka napětí V i nom, ± ± ± ± odezva na skok I o nom, I o nom t d zátěže Doba zotavení 3 3, I ms o nom V vo Teplotní koeficient výstupního napětí o T C min T C max I o nom +, +, -- +, +, -- %/K V A mv pp mv 3 4 Pokud jsou výstupní napětí vyšší než hodnota V o nom nastavená řídicím vstupem R (pin 6), externím nastavením nebo v případě, kdy je k dispozici volitelné provedení T, výstupní proudy by měly být sníženy tak, aby nebyla překročena hodnota jmenovitého výstupního výkonu P o nom. Oba výstupy zapojeny paralelně Viz Regulace výstupního napětí V aplikacích s nabíjením baterií může být stanovený záporný teplotní koeficient realizován použitím teplotního čidla (viz Příslušenství) Viz Dynamická odezva na skok zátěže 6

7 Tepelné poměry doporučení pro instalaci Pokud je měnič instalován v prostředí, kde vzduch téměř neproudí (chlazení konvekcí prouděním) při uvedené maximální teplotě okolního prostředí T A max (viz tabulka Teplotní údaje) a je provozován v rámci stanoveného rozsahu vstupního napětí a jmenovité zátěže, pak teplota naměřená na Měřicím bodu teploty pouzdra T C (viz Mechanické parametry) po určité době dané oteplovací konstantou dosáhne hodnoty T C max. Vztah mezi T A a T C do značné míry závisí na podmínkách provozu a způsobu integrace do mechanického systému. Tepelné poměry jsou ovlivněny velikostí vstupního napětí, výstupního proudu, dále pak prouděním vzduchu a teplotou okolních předmětů a povrchů. Hodnota teploty T A max je tedy (na rozdíl od teploty T C max ) pouze orientační hodnotou. Upozornění: pokud je PUL (pin 4) propojen na Vi (piny 3, 3), měnič je deaktivován (vypnut). Poznámka: Dostatečné nucené chlazení nebo zlepšené chlazení pomocí chladicích desek (příslušenství B, B) umožňuje zvýšit teplotu T A nad 7 C (např. na 8 C), nesmí ovšem být překročena hodnota T C max. Tepelná ochrana Dvě teplotní čidla generují vnitřní blokovací signál, který deaktivuje měnič v případě přehřátí pouzdra. Výstupy se automaticky odblokují, pokud teplota poklesne pod limitní hodnotu. Překlenutí výpadku sítě (Hold Up time) Elektrolytický kondenzátor (C b ), skladující energii (zapojen za výstupem zvyšovacího měniče Boost converter viz obr. ), zajišťuje plné výstupní napětí při jmenovité zátěži během doby přerušení vstupního napájecího napětí (při krátkodobém výpadku) po dobu alespoň ms, za předpokladu, že vstupní napětí V i bylo V před přerušením, což odpovídá požadavku standardu EN, tř. S. Účinnost [%] V i = V Ochrana výstupu Druhý výstup je chráněn ochrannou diodou proti přepětí, které by mohlo být způsobeno v důsledku poruchy vnitřních řídicích obvodů. Tato dioda není dimenzována tak, aby odolala externímu přepětí. Přetížení na jakémkoliv výstupu vyvolá odstavení obou výstupů. Poznámka: hodnota napětí V o BR je udána ve Výstupních elektrických parametrech (Tabulka 6). Pokud udaná výše bude překročena, dioda může být ztrátami zničena a může nastat zkrat. Každý výstup má vlastní obvody proudového omezení s obdélníkovou výstupní charakteristikou a ochranu proti zkratu. Kapacitní zátěž není nijak omezena, měniče je také možné užít k nabíjení baterií. Paralelní a sériové propojení Oba výstupy jednoho měniče mohou být propojeny paralelně nebo sériově s cílem získání dvojnásobného výstupního proudu, popřípadě výstupního napětí. Výstupy různých měničů mohou být navzájem také sériově propojeny, ale výstupní napětí může převýšit úroveň SELV (Safety Extra-Low Voltage bezpečné malé napětí). V případě paralelního propojení několika měničů by měly být piny T propojeny, aby všechny měniče rovnoměrně sdílely výstupní proud. Pokud oba výstupy každého z měničů jsou propojeny sériově pro získání napětí 4 V, pak piny Vo (pin 8) obou měničů by měly být navzájem propojeny, totéž platí i pro piny T viz obr. 8. Poznámky: Paralelně by mělo být propojeno maximálně měničů. Piny R na měničích by měly být ponechány volné (nezapojené). Pokud tomu tak není, pak před paralelním propojením musí být výstupní napětí jednotlivých měničů individuálně přizpůsobena v mezích až %, nebo piny R by měly být navzájem propojeny. Variantu spojení, kdy jsou sériově propojeny pouze druhé výstupy, aniž by byly zapojeny první (hlavní) výstupy, je třeba vyloučit, neboť regulační vlastnosti měniče mohou být neuspokojivé. 9 8 V i = V V i =,4 V 7 6,,4,6,8 I / I o o nom Obr. 6 Účinnost v závislosti na V i a I o (oba výstupy spojeny do série) 7

8 Měnič # Měnič # Max. měničů lze zapojit paralelně Vo+ 6 Vo+ 4 S+ T 8 S 4 Vo Vo 8 Vo+ 6 Vo+ 4 S+ T 8 S 4 Vo Vo 8 Zátěž Propojovací vodiče stejné délky a průřezu Diody jen pro redundantní provoz Regulace výstupního napětí Pokud jsou oba výstupy propojeny paralelně nebo sériově, měnič vykazuje obdélníkovou výstupní charakteristiku, viz obr. 9. Typickou dynamickou odezvu na skokovou změnu zátěže znázorňuje obr.. V o /V o nom Obr. 9 Výstupní charakteristika závislost V o na I o (oba výstupy propojeny paralelně nebo sériově). I o I ol I o /I o nom Obr. 7 Paralelní propojení s ORing diodami ( ORing dioda - spojení dvou diod tvoří logickou funkci OR ), vodiče napěťové zpětné vazby jsou připojeny na zátěž. V o V od V o ±% V o ±% V od t d t d Měnič # Vo+ 6 Vo 4 Vo+ S+ T 8 S 4 Vo 8 Zátěž I o /I onom. μs μs Obr. Regulace V o - typická dynamická odezva na skokovou změnu zátěže. t t Měnič # Vo+ 6 Vo Vo+ 4 S+ T 8 Výstup je za normálních podmínek regulován na hodnotu V o nom nezávisle na výstupních proudech. Hodnota V o je závislá na rozložení zátěže - viz obr.. Poznámka: Pokud výstup není užit, propojte jej paralelně s výstupem! V tom případě pak bude zajištěna kvalitní regulace a vysoká účinnost. Max. měničů lze zapojit paralelně 4 S Vo 8 T + Napájecí sběrnice V o [V].3... I o = A I o = 7. A I o =. A I o =. A I o =. A Obr. 8 Paralelní propojení dvou měničů v provedení se dvěma výstupy, každý měnič má své dva výstupy propojeny do série, je užito volitelné provedení T. Signál na pinech T je vztažen vůči pinům Vo A I o Obr. Průběhy Vo v závislosti na I o při proměnném I o platí pro typy měničů HR3 ( výstupy po V) 8

9 Pomocné funkce Vypnutí Vstup PUL (Programmable Undervoltage Lockoukout pin 4) může být užít k vypnutí měniče, viz tabulka 3. Doba náběhu po vypnutí t r je udána v tabulce. V o /V o nom. t t r t f Blokování Obr. Typická odezva výstupního napětí na PUL (blokovací) signál Funkce sdílení proudu Pokud jsou piny 8 (T) paralelně propojených měničů navzájem spojeny, pak měniče sdílejí rovnoměrně výstupní proud viz odstavec Paralelní a sériové propojení. Diagnostika podpětí na výstupu Obvody diagnostiky podpětí na výstupu generují signál logická nula (výstup NPN s otevřeným kolektorem) na výstupu D (pin ) tehdy, pokud je výstupní napětí V o nom v předepsaném rozsahu. Na čelním panelu měniče pak svítí zelená LED. Při logické nule na výstupní svorce D je proud omezen ochranným odporem s hodnotou Ω. Pokud je výstup nezapojen, hodnota napětí musí zůstat pod hodnotou V. Vstup Obr. Diagnostika výstupního napětí Napěťová zpětná vazba S+ NPN s otevřeným D kolektorem S 4 Tato funkce umožňuje kompenzaci poklesu napětí na kontaktech konektoru a je-li to nebytné, také na vedení k zátěži. Doporučujeme připojení vodičů zpětné vazby přímo na dutinkový konektor. Pro zajištění správné funkce by měly být oba vstupy napěťové zpětné vazby (S+ a S ) propojeny na odpovídající napěťové výstupy (Vo+ a Vo ), napěťový rozdíl mezi každým zpětnovazebním vstupem a příslušným napěťovým výstupem (měřeno na konektoru) by neměl překročit níže uvedené hodnoty: Tabulka 7: Maximální dovolené hodnoty napěťové kompenzace při užití zpětnovazebních vodičů Výstupní napětí Celkový rozdíl napětí mezi zpětnovazebními vstupy a příslušnými výstupy I D t R p V D Rozdíl napětí mezi Vo a S V <, V <, V Důležité: Zpětnovazební vstupy musí být vždy zapojeny! Nesprávně připojené zpětnovazební vstupy mohou aktivovat přepěťovou ochranu, což by vedlo k trvalému zkratu na výstupu. Programovatelné výstupní napětí Měniče nabízejí nastavitelnost výstupního napětí jako standardní funkci. K nastavení výstupního napětí lze na řídicí vstup R (pin 6) přivést buď řídicí napětí V ext nebo připojit odpor R ext. Pokud vstup R není zapojen, výstupní napětí je nastaveno na hodnotu V o nom. a) Nastavení prostřednictvím externího řídicího napětí V ext mezi piny 6 (R) a 4 (S ): Rozsah řídicího napětí,,87 V umožňuje nastavení výstupního napětí v rozsahu přibližně,7 % V o nom. Vi+ Vi- V ref =. V 4 k Řídicí logika Obr. 3 Nastavení výstupního napětí + V o. V V ext V o nom S+ R S R ext R ext + V ext Upozornění: Použití externího řídicího napětí >,87 V může poškodit měnič. Programovatelné výstupní napětí a) Nastavení prostřednictvím externího odporu: V závislosti na požadované hodnotě výstupního napětí odpor musí být připojen buď: mezi piny 6 (R) a 4 (S ) pro nastavení výstupního napětí v rozsahu přibližně,7 % V o nom. V o R ext 4 k V o nom V o nebo: mezi piny 6 (R) a 8 (Vo+) pro nastavení výstupního napětí v rozsahu % V o nom. (V o, V) R ext 4 k, V ( V o /V o nom ) Upozornění: Hodnota odporu R ext nesmí být nikdy menší než hodnota pro zvýšení V o na %, aby se zabránilo poškození měniče! Poznámky: Pokud jsou výstupní napětí zvýšena nad V o nom prostřednictvím vstupu R (externím řídicím napětím, nebo připojením externího odporu), zapojením zpětnovazebních vstupů, nebo pomocí volitelného provedení T, výstupní proudy by měly být omezeny tak, aby nebyl překročen jmenovitý výstupní výkon P o nom. Druhý napěťový výstup měničů v provedení se dvěma výstupy sleduje výši napětí regulovaného hlavního (prvního) výstupu. 9

10 Indikace LED Na čelním panelu měniče jsou viditelně umístěny dvě zelené LED: - Out OK (výstup OK), viz Diagnostika výstupního napětí a obr. - In OK (vstup OK). Tato LED svítí, pokud napětí V i je větší, než V i min, přičemž V i min je určeno nastavovacím odporem na vstupu PUL (pin 4). Nabíjení baterií / Teplotní čidlo Všechny měniče opatřené vstupem R jsou vhodné pro aplikace s nabíjením baterií. Pro zajištění optimálního průběhu nabíjení a životnosti baterie může být na vstup R připojeno externí teplotní čidlo. Čidlo, které je třeba umístit co nejblíže na baterii, upravuje výstupní napětí měniče v závislosti na teplotě baterie. V závislosti na napětí článků baterie a na jejím teplotním koeficientu jsou k dispozici různé druhy čidel, viz Příslušenství. Vstup Napěťový měnič Vo+ Vo R Zátěž + h + Teplotní čidlo Baterie Obr. 4 Zapojení teplotního čidla Napětí článku [V],4,4,3,3,,, V o safe, C V C =,7 V, 3 mv/k V C =,3 V, 3 mv/k V C =,7 V, 3, mv/k V C =,3 V, 3, mv/k Obr. Závislost udržovacího nabíjecího napětí na teplotě pro definovaný teplotní koeficient. V o nom je výstupní napětí při nezapojeném vstupu R. V o safe bezpečné nabíjecí napětí

11 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) Napěťově závislý odpor (varistor) na bázi oxidu kovů společně účinným vstupním filtrem tvoří efektivní ochranu proti vysokým špičkám v průběhu vstupního napětí, které se běžně vyskytují v mnoha aplikacích. Měniče byly úspěšně testovány podle níže uvedených specifikací: Elektromagnetická imunita Tabulka 8: Elektromagnetická imunita (typové zkoušky) Jev Standard Úroveň Elektrostatický výboj na pouzdro Elektromagnetické pole Rychlé skupiny elektrických impulsů Rázové vlny Vedené elektromagnetické rušení Magnetické pole síťového kmitočtu IEC/EN 6-4- IEC/EN IEC/EN IEC/EN 6-4- IEC/EN IEC/EN Spojovací režim Použitá hodnota Tvar vlny Impedan. zdroje 4 Vzdušný výboj V p / ns 33 Ω Kontaktní výboj 8 V p Postup zkoušky kladných a záporných výbojů V provozu ano Kritéria výkonn. x 6 Anténa V/m AM 8% / khz n.a. 8 MHz ano A 7 Anténa V/m 3 Anténa V/m 3 8 kapacitní, výstup/pouzdro 4 i/c, +i/-i přímo 8 MHz V/m AM 8% / khz n.a. 4 MHz V/m MHz Zatěžovatel %, opakovací kmitočet Hz ± V p skupiny impulsů / ns,/ khz, déle než ms; ±4 V p perioda skupin: 3 ms ano n.a. 9± MHz ano A Ω i/c ± V p 3 9./ μs +i/-i ± V p Ω 3 Vstup, výstup, signál. vodiče V AC (4 dbμv) AM 8% khz 6 s klad., 6 s zápor. přechod. dějů v každém spojov. režimu Ω kladných a záporných rázových vln v každém spojov. režimu ano ano Ω, 8 MHz ano A 3 -- A/m 6 s ve všech 3 osách ano A i = vstup, o = výstup, c = pouzdro A = normální provoz, bez odchylky od specifikace; B = normální provoz, dočasná ztráta funkce nebo možná odchylka od specifikace Překračuje požadavky EN -3-:6, tab. 9.3 a EN -4:6, tab..4. Odpovídá EN -3-:6, tab. 9. a překračuje EN -4:6, tab... Odpovídá EN -3-:6, tab. 9. a EN -4:6, tab.. (shoda s digitálními mobilními telefony). Odpovídá EN -3-:6, tab. 7. a EN -4:6, tab... Plní nebo překračuje požadavky EN -3-:6, tab. 7.3 a EN -4:6, tab..3. Odpovídá EN -3-:6, tab. 7. a EN -4:6, tab. 3. (běžný režim rádiových frekvencí). Odpovídá EN -4:6, tab..3. A A A A

12 Napěťová zpětná vazba Tato funkce umožňuje kompenzaci poklesu napětí na kontaktech konektoru a je-li to nebytné, také na vedení k zátěži. Doporučujeme připojení vodičů zpětné vazby přímo na dutinkový konektor. Pro zajištění správné funkce by měly být oba vstupy napěťové zpětné vazby (S+ a S ) propojeny na odpovídající napěťové výstupy (Vo+ a Vo ), napěťový rozdíl mezi každým zpětnovazebním vstupem a příslušným napěťovým výstupem (měřeno na konektoru) by neměl překročit níže uvedené hodnoty: dbμv/m VUS EMC Laboratory, Vin = 4 V DC, Iout = x A, C. Zkušební vzdálenost m, třída A, HR3-9RG, B93739, U4, 6.7. dbμv VUS EMC Laboratory, Vin = 4 V DC, Iout = x A, C. Zkušební vzdálenost m, třída A, HR3-9RG, B93739, U4, MHz 8 6 EN A qp EN A av Obr. 7a Typické vyzařované emise v souladu s EN /, anténa m vzdálená, měřeno při V i = 4 V a I o nom (HR3-9RG). 4 dbμv/m 6 VUS EMC Laboratory, Vin = V DC, Iout = x A, C. Zkušební vzdálenost m, třída A, HR3-9RG, B93739, U4, 6.7.,, MHz EN A Obr. 6a Typické vedené elektromagnetické rušení (špička / kvazi špička a střední hodnota) na vstupu v souladu s EN /, měřeno při V i = 4 V a I o nom (HR3-9RG). 4 3 dbμv VUS EMC Laboratory, Vin = 4 V DC, Iout = x A, C. Zkušební vzdálenost m, třída A, HR3-9RG, B93739, U4, MHz 8 6 EN A qp EN A av Obr. 7b Typické vyzařované emise v souladu s EN /, anténa m vzdálená, měřeno při V i = V a I o nom (HR3-9RG). 4,, MHz Obr. 6b Typické vedené elektromagnetické rušení (špička / kvazi špička a střední hodnota) na vstupu v souladu s EN /, měřeno při V i = V a I o nom (HR3-9RG).

13 Odolnost vůči podmínkám okolního prostředí Tabulka 9: Mechanické a klimatické namáhání Zkušební metoda Standard Podmínky při zkoušce Stav měniče Cab Kb Vlhké teplo ustálený stav Solná mlha, cyklická (roztok chloridu sodného NaCl) IEC/EN MIL-STD-8D část 7. IEC/EN Fc Vibrace (sinusové) IEC/EN MIL-STD-8D část 4.3 Fh Náhodné širokopásmové vibrace (digitální řízení) a navádění IEC/EN Eb Nárazy (polosinusové) IEC/EN MIL-STD-8D část 6.3 Ea Otřesy (polosinusové) IEC/EN MIL-STD-8D část Otřesy EN :7 část.., EN 6373 část, třída B, montáž na rám (šasi) -- Simulování dlouhodobé životnosti zvýšenými úrovněmi náhodných vibrací EN :7 část.., EN 6373 části 8 a 9, třída B, montáž na rám (šasi) Teplota: Relativní vlhkost: Trvání: Koncentrace: Skladování: Trvání: Amplituda zrychlení: Frekvence ( oktáva/min): Trvání testu: Spektrální hustota zrychlení: Frekvenční pásmo Velikost zrychlení: Trvání testu: Amplituda zrychlení: Trvání nárazů: Počet nárazů: Amplituda zrychlení: Trvání nárazů: Počet nárazů: Amplituda zrychlení: Trvání nárazů: Počet nárazů: Spektrální hustota zrychlení: Frekvenční pásmo Velikost zrychlení: Trvání testu: 4 ± C 93 +/-3 % 6 dnů % (3 C), po h 4 C, 93 % rel. vlhkosti 3 cykly po h,3 mm ( 6 Hz) g n = 49 m/s (6 Hz) Hz 7, h (, h v každé ose), g n /Hz 8 Hz 4,9 g n rms, h (, h v každé ose) g n = 4 m/s 6 ms 6 ( v každém směru) g n = 49 m/s ms 8 (3 v každém směru), g n 3 ms 8 (3 v každém směru), g n /Hz Hz,8 g n rms h ( h v každé ose) Vypnut Vypnut V provozu V provozu V provozu V provozu V provozu V provozu montáž na rám (šasi) kolejového vozidla ( body mounted ) Odolnost vůči podmínkám okolního prostředí Tabulka : Teplotní specifikace platné pro tlak vzduchu 8 hpa (8 mbar) Teplota -9 Jednotka Parametry Podmínky min typ max T A Teplota okolního prostředí Měnič v provozu -4 7 C T C Teplota pouzdra -4 9 T S Skladovací teplota Měnič vypnut - Viz Tepelné poměry doporučení pro instalaci. Zablokování v důsledku přehřátí při T C >9 C. Snímač teploty termistor s negativním koeficientem odporu (NTC) na chladiči měniče. Spolehlivost Tabulka : Hodnota MTBF (Mean Time Between Failures střední doba mezi poruchami) a doba provozu zařízení v závislosti na různých faktorech životního prostředí Vyhodnocení při stanovené teplotě pouzdra Typy Pozemní, základní 4 C Pozemní, pevné 4 C 7 C Pozemní, mobilní C Test životnosti C Doba provozu zařízení MTBF HR h Jedotka Statistické hodnoty, při předpokladu průměrné hodnoty 43 pracovních hodin v roce a doby všeobecného využití delší než roků; modernizace (upgrade) a poruchy vyvolané uživatelem nejsou zahrnuty. Test životnosti se 3 konvertory během 6 dnů, cyklení při 6 C, úroveň spolehlivosti 6%. 3

14 Mechanické parametry Rozměry v mm. Měniče jsou navrženy pro instalaci do 9 rámu ( rack ), s hloubkou 6 mm, v souladu s IEC European Projection (7, až 7,9) M4 7 TE TE 3,7 3,3 Měřicí bod teploty pouzdra TC (3U),,3 6,4 Výstup OK Vstup OK d 8 8 7,38 Přední panel Hlavní strana Zadní panel 6 68, 9,8,8,,9 Otvory pro šrouby čelního panelu Obr. 8 Hliníkové pouzdro měniče HR3 s chladičem; černá povrchová úprava (epoxy-polyesterová prášková barva); hmotnost cca, kg Poznámky: d mm, doporučená minimální vzdálenost od dalších předmětů pro zajištění dostatečné cirkulace vzduchu při plném výstupním výkonu. Ve volném prostoru: měnič by měl být namontován tak, aby žebra chladiče byla ve svislé poloze pro dosažení maximálního proudění vzduchu přes chladič. 4

15 Rozměry v mm. Měniče jsou navrženy pro instalaci do 9 rámu ( rack ) s hloubkou 6 mm, v souladu s IEC European Projection 7 TE 9 TE 3,7 9 4, 3,3 d 89 6, (3U) 6,4,3 Výstup OK Vstup OK Měřicí bod teploty pouzdra TC, (7,... 7,9) 7,38 8 Přední panel Hlavní strana Zadní panel 68, 9,9,8,8, Otvory pro šrouby čelního panelu Montážní otvory pro montáž na rám (šasi) nebo na stěnu Obr. 9 Hliníkové pouzdro měniče HRP3 s chladičem; černá povrchová úprava (epoxy-polyesterová prášková barva); hmotnost cca,8 kg Poznámky: d mm, doporučená minimální vzdálenost od dalších předmětů pro zajištění dostatečné cirkulace vzduchu při plném výstupním výkonu. Ve volném prostoru: měnič by měl být namontován tak, aby žebra chladiče byla ve svislé poloze pro dosažení maximálního proudění vzduchu přes chladič.

16 47, 38,, , 6, 3, 7,3 33,4 ±, 3 68 Obr. Volitelné příslušenství B: Hliníkové pouzdro S včetně velké chladicí desky; černá povrchová úprava (epoxy-polyesterová prášková barva). Vhodné pro čelní montáž. Celková hmotnost cca, kg. Poznámky: Dlouhé pouzdro včetně volitelného příslušenství B, prodlouženo o 6 mm na hloubku racku mm, k dispozici je na požadavek (bez LED). European Projection 38,,8 8 7 TE 4 TE 3,7 M 4 Výstup OK Vstup OK (3U) Měřicí bod teploty pouzdra TC 7,3 33,4 68 (7,... 7,9) 47, Obr. Volitelné příslušenství B: Hliníkové pouzdro S včetně malé chladicí desky; černá povrchová úprava (epoxypolyesterová prášková barva). Vhodné pro montáž s přístupem ze zadní strany. Celková hmotnost cca,4 kg. 6

17 Bezpečnostní pokyny a montážní instrukce Obsazení jednotlivých pinů konektoru Tabulka obsazení jednotlivých pinů uvádí elektrické potenciály a jejich přiřazení k jednotlivým pinům konektoru typu H nebo H-S4. Ochranné uzemnění je připojeno prostřednictvím naváděcího pinu (číslo 4), který zajišťuje prvotní kontakt s protikusem (dutinkovým konektorem), nasouvajícím se do konektoru na měniči Upevnění pro konektorové přídržné spony Obr. Pohled na konektorové kontakty (kolíky) měniče Tabulka : Rozvržení jednotlivých pinů Pin čís. Název Funkce 4 Vo+ Kladný pól výstupního napětí 6 Vo+ Kladný pól výstupního napětí 8 Vo Záporný pól výstupního napětí Vo Záporný pól výstupního napětí S+ Kladný vstup napěťové zpětné vazby 4 S Záporný vstup napěťové zpětné vazby 6 R Nastavení výstupního napětí 8 T Sdílení proudu D Výstup OK PE Ochranné uzemnění 4 PUL Programovatelná blokovací podpěťová ochrana 6+8 Vi+ Kladný pól vstupního napětí 3+3 Vi Záporný pól vstupního napětí Naváděcí pin (prvotní kontakt při nasouvání) Montážní instrukce Napěťové měniče jsou komponenty, určené výhradně pro začlenění do jiných zařízení prostřednictvím průmyslového montážního postupu nebo odborné firmy. Při instalaci musí být přísně dbáno národních bezpečnostních předpisů, platných v oboru konečné aplikace, vztahujících se na krytí, montáž, povrchové vzdálenosti, volný prostor, oddělení, ochranu proti úrazu a značení. Elektrické připojení k systému musí být provedeno pomocí dutinkového konektoru, viz Příslušenství. Jiné způsoby instalace nemusí splňovat bezpečnostní požadavky. Pin čís. ( ) je spojen s krytem. Z bezpečnostních důvodů je nutné jej spolehlivě spojit k ochrannému uzemnění. Poznámky: Funkce PUL (programovatelné blokování při podpětí pin 4), musí být vždy naprogramována, aby výstupy byly odblokovány (při hodnotě RPUL = Ω jsou výstupy zablokovány viz tab. 3). Pin s funkcí PUL (čís. 4) by měl být připojen na Vi (piny 3 + 3) přes odpor k nastavení zapínacího napětí při startu (viz tabulku 3), jinak by mohl mít vstupní proud příliš vysokou hodnotu při nízkém vstupním napětí. Nedemontujte kryt měničů, v tom případě nepřebíráme žádné záruky. Pokud u provedení měničů se dvěma výstupy nebude využit druhý výstup, propojte jej paralelně s hlavním výstupem. Při instalaci měniče v provozních podmínkách zkontrolujte, zda v jeho okolí je dostatečné proudění vzduchu pro konvenční chlazení a ověřte tepelné poměry měřením teploty pouzdra T C viz Tepelné poměry doporučení pro instalaci. Ujistěte se, zda porucha měniče (např. vnitřní zkrat) nemůže zapříčinit následný nebezpečný stav. Standardy a osvědčení Napěťové měniče jsou schváleny jako elektricky bezpečný výrobek v souladu s UL/CSA 69-,. vydání a IEC/EN 69-,. vydání (v přípravě). Měniče představují zařízení třídy I z hlediska ochrany elektrických a elektronických zařízení a byly vyhodnoceny následujícím způsobem: Určení pro vestavbu do jiných zařízení Základní izolace mezi vstupem a pouzdrem odpovídá VA, dvojitá nebo zesílená izolace mezi vstupy a výstupy Funkční izolace mezi výstupy Kategorie přepětí II Stupeň znečištění prostředí Max. nadmořská výška: m Měniče vyhovují požadavkům na požární bezpečnost pro elektrické skříně (rozváděče) a pouzdra Tyto měniče jsou předmětem stálého výrobního dohledu v souladu s výše uvedenými standardy a dále s ISO 9:. Certifikační podklady - CB scheme jsou k dispozici (CB scheme mnohostranná dohoda, umožňující mezinárodní certifikaci elektrických a elektronických výrobků tak, že jedna certifikace umožňuje celosvětový přístup na trh). Čisticí kapaliny Napěťové měniče nejsou hermeticky utěsněny, proto je třeba zabránit jejich poškození, které by bylo způsobeno proniknutím čisticích kapalin do měniče. 7

18 Tabulka 3: Izolační pevnost Druh zkoušky Zkouška elektrické pevnosti Vstup proti pouzdru a výstupu / výstupům Výstup /výstupy proti pouzdru Výstup proti výstupu Jednotka Tovární zkouška > s,8,4,3 kvdc Zkouška AC napětím odpovídajícím tovární zkoušce,,, kvac Izolační pevnost při V DC >3 >3 > M Ω Povrchové vzdálenosti 3, 3, -- mm 3 V souladu s EN 6 a IEC/EN 69 jsou konstrukční podsestavy spojující vstup s výstupem předem testovány napětím,6 k V DC nebo 4 k V AC. Testováno při V DC. Překračuje požadavky EN -3-:6, tab. 9.3 a EN -4:6, tab..4. Mezi vstupem a výstupem: 6,4 mm Odpovídá EN -3-:6, tab. 9. a EN -4:6, tab.. (shoda s digitálními mobilními telefony). Stupeň krytí Stupeň krytí měničů je IP za předpokladu, že dutinkový konektor je zasunut do protikusu konektoru na měniči. Drážní aplikace Měniče jsou navrženy tak, aby vyhovovaly drážním standardům EN, EN -3- a EN -4. Všechny osazené desky plošných spojů jsou pokryty ochranným lakem. Elektrická pevnost a odpor zemního spojení Zkouška elektrické pevnosti se provádí ve výrobním závodě jako předepsaný rutinní test v souladu se standardy EN 6 a IEC/EN 69 a neměla by být opakována v provozních podmínkách. Power-One nebude uznávat žádné záruční pohledávky vyplývající z provozních zkoušek elektrické pevnosti. Součástí testů je také měření odporu zemního spojení pouzdra (<, Ω). Popis volitelného příslušenství Chladicí desky B, B, B Pokud je možnost namontovat měnič na povrch s dostatečnými chladicími vlastnostmi, doporučujeme užít chladicí desku místo standardního chladiče. Způsob montáže by měl zajistit, že maximální teplota pouzdra T C max nebude překročena. Chladicí výkon lze zjistit ze vztahu (účinnost viz Typový přehled): (% ) P Loss = V o I o Rozměry chladicích desek viz odst. Mechanické parametry. Příslušenství B je určeno pro zákaznicky specifické aplikace s prodlouženým pouzdrem (pro DIN-rack hloubky mm). 8

19 Série HR/HRP Příslušenství K dispozici je široká škála elektrického a mechanického příslušenství, včetně: Čelní panely pro 9 DIN-rack: Schroff 6 TE /3U [HZZ83] a6 TE /6U [HZZ83], nebo Intermas 6 TE /3U [HZZ73] Dutinkové zasouvací konektory H a HS4 se šroubovými, pájecími, fastonovými nebo nalisovacími svorkami. Spony pro kódování konektorů [HZZ] Konektorové přídržné spony ( ) [HZZ9] Konektorové upevňovací držáky CRB HKMS [HZZ6] Kryt ukončení konektorového kabelu KSG-H/HS4 [HZZ4], šroubovací provedení. K dispozici je i jako provedení s přídržnou sponou [HZZ4], nebo jako celokovový kryt. Sada pro montáž na DIN lištu DMB-K/S [HZZ6] Deska pro nástěnnou montáž K [HZZ3] pro typy s příslušenstvím B Přídavné externí vstupní a výstupní filtry Různá tepelná čidla pro baterie [S-KSMH...] v případě užití měniče jako nabíječe baterií. Výběr čidla se provede v závislosti na napětí článků a teplotním koeficientu baterie, viz odstavec Nabíjení baterií / Teplotní čidlo. Dutinkové zasouvací konektory H a HS4 s kódovacím klíčem Další informace o příslušenství k našim produktům lze nalézt v katalogových listech příslušenství, uvedených u každé výrobkové série nebo v rámci individuálních provedení, viz od do 3 Ncm Konektorové upevňovací držáky CRB HKMS Různé čelní panely Konektorová přídržná spona 9

20 Kovový kryt ukončení kabelu zaručuje protipožární ochranu Montážní sestava DMB-K/S pro montáž na DIN lištu European Projection 6 (,") L L = m (standardní délka) jiné délky kabelu na požadavek 6 (,") lepicí páska 9,8 (.4") Deska MOUNTINGPLATE-K pro montáž na stěnu Teplotní čidlo baterie APLIKACE V JADERNÝCH A ZDRAVOTNICKÝCH ZAŘÍZENÍCH Výrobky Power-One nejsou navrženy a schváleny pro použití jako kritické komponenty v medicínských systémech podpory životních funkcí a životních podmínek, v zařízeních používaných v rizikových prostředích nebo v jaderných řídicích systémech, bez výslovného písemného souhlasu příslušného divizního ředitele Power-One, Inc. VYHRAZENÉ TECHNICKÉ ZMĚNY Vzhled výrobků, včetně značek bezpečnostních certifikačních institucí, vyobrazených na štítcích, může být změněn v závislosti na datu výroby. Technické parametry mohou být změněny bez předešlého upozornění. AXIMA, spol. s r. o. Vídeňská, 69 Brno tel.: fax: obchod@axima.cz Technická podpora: Ing. David Coural tel.: mob: dcoural@axima.cz Petr Sklenář tel.: mob: psklenar@axima.cz