منبع تغذیه امرن یکی از محصولات شرکت امرن و یکی از منابع تغذیه موجود در بازار است که طرفداران خاص خود را دارد. وقتی صحبت از دنیای اتوماسیون صنعتی به میان میآید، وجود منابع تغذیه را در همه جا میتوانید حس کنید. منبع تغذیهها در اکثر پنلهای کنترلی وجود دارند و برای تجهیزات حیاتی و مهم صنعتی مانند نمایشگرهای HMI و PLC، انرژی و برق مناسب را تامین میکنند. منبع تغذیه به دلیل رواج آنها، نقطه ضعف اصلی در کارخانه مدرن نیز محسوب میشوند. انتخاب منبع تغذیه نامناسب – یا منبع تغذیه ای که قابلیت اطمینان ضعیفی دارد – میتواند منجر به خاموش شدن پرهزینه، توقف کار در حال انجام (WIP) و تحمیل هزینه تعمیر و نگهداری دستگاه و تجهیزات مهم صنعتی شود.
درباره 10 اشتباه رایج درباره منبع تغذیه قبلا توضیح دادیم. در اینجا قصد داریم با بررسی دقیقتر ویژگیهای منبع تغذیه امرن و مقایسه آنها بتوانیم انتخاب بهتری داشته باشیم
مزیت پاورهای امرون
منبع تغذیه امرن Omron با ضمانت 5 ساله (در برخی از مدلها)، مزایای قابل توجهی مانند ابعاد یکپارچه اجزا، بهبود جریان هوا و دفع گرما و قطعات مقاوم در برابر لرزش را ارائه می دهند.
چرا منابع تغذیه سوئیچینگ مهم هستند؟
اکثر دستگاه ها نمی توانند با برق AC استاندارد کار کنند. تجهیزات مدرن مانند PLC ها، رله ها، HMI ها و سوئیچها به برق DC با ولتاژ متفاوتی نسبت به آنچه که از طریق خطوط برق AC عرضه می شود، نیاز دارند. با استفاده از یک تنظیم کننده (رگلاتور) سوئیچینگ برای تبدیل ولتاژ و جریان ورودی، مانند منبع تغذیه سوئیچینگ، برق AC را به شکلی از برق DC تبدیل میکند که دستگاه ها میتوانند آن را بپذیرند.
منبع تغذیه سوئیچینگ در همه جا در اتوماسیون صنعتی وجود دارد و عملکرد یکپارچه PLC، تجهیزات ایمنی، رلهها، HMI و سایر فناوری ها را تضمین میکند.
مزایای کلیدی منبع تغذیه Omron
منابع تغذیه Omron با استفاده از قطعات با کیفیتی و با بالاترین سطح اطمینان ساخته شدهاند که با ارائه ضمانت پنج ساله یکی از طولانیترین ضمانتها در حوزه صنعت به حساب میآید.
1- تعمیرات قابل پیش بینی
دانستن اینکه چه زمانی تجهیزات قبل از خرابی نیاز به سرویس دارند، به شما این امکان را میدهد که به جای اینکه اجازه دهید وضعیت بدتر شود و منجر به خرابی غیرمنتظره شود، تعمیر و نگهداری را در طول زمان برنامه ریزی کنید. منبع تغذیه S8VK-X Omron دارای ویژگیهای تعمیر و نگهداری پیشبینیکننده داخلی است تا از طریق اتصال EtherNet/IP و بسته نرمافزار رایگان امرن، معیارهای مهم را به شما اطلاع دهد. شما می توانید وضعیت منبع تغذیه خود را نظارت کنید و اگر چیزی خارج از پارامترهای عملیاتی عادی است فوراً از آن مطلع شوید. با دانستن اینکه چه زمانی منبع تغذیه شما قبل از وقوع خرابی واقعی از کار میافتد، میتوانید تعمیر و نگهداری را در زمانی که برای شما راحتتر است برنامهریزی کنید تا اینکه از هزینه های اضافی و غیرمنتظره جلوگیری کنید.
منبع تغذیه S8VK-X یک منبع تغذیه ریلی DIN پیشرفته است که پایش بلادرنگ عمر منبع تغذیه، ولتاژ، جریان و حداکثر جریان را فراهم میکند. Omron یک نرم افزار نظارتی مخصوص رایانه شخصی PC ارائه می دهد که می توان از راه دور شرایط منبع تغذیه S8VK-X را از طریق درگاه ارتباطی IP یکپارچه اترنت نظارت کرد.
2- ابعاد یکپارچه
محصولات Omron با ارتفاع، عمق و فاصله یکنواخت طراحی شده اند تا فضای مورد استفاده را بهینه کنند، بنابراین می توانید بین 20 تا 50 درصد فضای داخل تابلو را کاهش دهید. هنگامی که اجزای موجود در تابلو فرمان شما دارای ارتفاع، عرض و عمق یکپارچه باشند، مزایای زیادی وجود دارد.
اول اینکه، فضای تابلو مورد استفاده، بهینه شده است و فضای بلااستفاده را کاهش می دهد. همچنین به متراکم شدن اجزا به صورت افقی کمک میکند تا بتوانید اجزای بیشتری را روی هر ریل قرار دهید. این امر می تواند باعث شود تا 50 درصد از فضای تابلو نسبت به اجزای سنتی صرفه جویی کرد.
دوم، منابع تغذیه Omron را می توان در کنار هم در تابلو فرمان نصب کرد، تا زمانی که دمای محیط زیر 55 درجه سانتیگراد (131 درجه فارنهایت) نگه داشته شود. دمای کمتر محیط به افزایش عمر بیشتر قطعات الکترونیکی از جمله منابع تغذیه کمک می کند.
تاثیر ابعاد یکپارچه تجهیزات اتوماسیون صنعتی در کارایی
3- بهبود جریان هوا و دفع گرما
ابعاد یکنواخت منابع تغذیه Omron جریان هوا و دفع گرما را در داخل تابلو بهبود می بخشد، که باعث افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر قطعات می شود و در عین حال امکان تراکم بیشتر قطعات را در همان مقدار فضا فراهم می کند. ابعاد یکپارچه تجهیزات به داشتن جریان هوای یکنواخت و اتلاف حرارتی بهتر کمک میکند و برای طولانی مدت، اجزای شما را در دمای بهینه نگه میدارد. قطعات با ابعاد مختلف باعث ایجاد تلاطم در جریان هوای داخل تابلو می شوند و مانع از دفع حرارت گردیده و سبب ایجاد نقاط داغ در تابلو می شوند. گرما دشمن شماره یک قطعات الکترونیکی است. منابع تغذیه که برای مدت طولانی در دمای بالا کار می کنند، مستعد خرابی زودرس هستند که منجر به خرابی غیرمنتظره در کل سیستم می شوند.
جریان هوا و دفع گرما در تابلو برق
4- اجزای مقاوم در برابر لرزش
لرزش می تواند بر تمام اجزای تابلو در طول مدت استفاده عادی و حتی در هنگام حمل و نقل یک تابلو تأثیر بگذارد. ممکن است سیمها به دلیل لرزش از منبع تغذیه خود جدا شوند که میتواند منجر به قطع برق و قطعی غیرمنتظره شود. امرن Omron فناوری مقاوم در برابر لرزش معروف به Push-In Plus را ارائه میدهد. پایانههای سیم گیره فنری Push-In Plus ، سیم ها را با نیروی 125 نیوتن متر (92 فوت پوند) محکم در جای خود نگه میدارند. علاوه بر این، Push-In Plus نیاز به سفت کردن مجدد ترمینال های پیچ به طور منظم را از بین می برد که هزینه های نگهداری و نیروی کار را کاهش میدهد. Push-In Plus فرآیند سیم کشی را ساده و سرعت میبخشد و زمان سیم کشی را تا 60٪ کمتر میکند. زیرا برای بستن سیم به هیچ ابزاری نیاز نیست. سیمها به راحتی داخل گیره فنری میلغزند و به طور ایمن در جای خود قرار دهید و نگرانی در مورد شل شدن پیچ ها به دلیل لرزش را از بین میبرند.
ترمینال فشاری منبع تغذیه
آنچه از استفاده از Push-In Plus به دست می آورید
نصب آسان : قراردادن سیم ها در ترمینال Push-in Plus امرن به آسانی قرار دادن هندزفری در جک گوشی است. این باعث کاهش بار روی دستان شما می شود.
استحکام سیم بندی: سیم ها توسط یک ساختار فنری منحصر به فرد در جای خود محکم نگه داشته می شوند که قابلیت اطمینان را تضمین می کند.
چرا Omron را برای منبع تغذیه خود انتخاب می کنید؟
گارانتی 5 ساله و قابلیت اطمینان استثنایی منبع تغذیه Omron برای ارائه قابلیت اطمینان استثنایی طراحی شده اند و دوره گارانتی 5 ساله از آنها پشتیبانی میکند. منابع تغذیه با قطعات با کیفیت بالا طراحی شده اند تا قابلیت اطمینان و طول عمر را به حداکثر برسانند. منبع تغذیه Omron با جلوگیری از تعمیر و نگهداری مکرر و خرابی غیرمنتظره هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد.
انواع مدل برای طیف گسترده ای از کاربرد ها منبع تغذیه Omron در اشکال و اندازه های مختلف برای طیف گسترده ای از کاربردها وجود دارد. امرن ده ها مدل محصول مختلف دارد که می توان از بین آنها انتخاب کرد.
انواع مدلهای منبع تغذیه امرن را در بخش بعدی بررسی می کنیم.
راهنمای تصویری انتخاب سریع منبع تغذیه امرن
برای انتخاب سریع منبع تغذیه مناسب خود می توانید از راهنمای تصویری زیر استفاده کنید.
راهنمای تصویری انتخاب سریع منبع تغذیه امرن omron
بررسی انواع مدلهای منبع تغذیه امرن
همانطور که اشاره شد، شرکت امرن مدلهای متنوعی از منبع تغذیه های ریلی را تولید میکند. منبع تغذیههای امرن از مدلهایی با تمام ویژگیها ( Full Feature) تا مدلهای اقتصادی با قیمت پایین (Economy) که شامل منبع تغذیه های تک فاز (Single Phase) و سه فاز (Three Phase) میباشند. به طور طبیعی منبع تغذیههای امرن در مدلهای با تمام ویژگیها، کارایی (Performance) بالاتری دارند قیمت آنها بیشتر خواهد بود و از طرفی مدلهای اقتصادی با قیمت ارزانتر و البته کارایی پایین عرضه میشود. در شکل زیر انواع مدلهای منبع تغذیه امرن بر اساس کارایی و قیمت مقایسه شدهاند.
مقایسه قیمت و کارایی انواع منبع تغذیه امرن
در ادامه به بررسی ویژگی های انواع منبع تغذیه امرن Omron می پردازیم.
منبع تغذیه امرن: مدل اقتصادی S8VK-C: Cost Reduced Economy Model
ارزانترین و با حداقل ويژگیها و کارایی
موجود در بازار ایران
منبع تغذیه امرن مدل اقتصادی S8VK-C: Cost Reduced Economy Model
مشخصات فنی:
تک فاز
ولتاژ ورودی: 100 240 VAC
ولتاژ خروجی: 24 VDC
توان: 60، 120، 240، 480 وات
جریان خروجی: 2.5، 5، 10، 20 آمپر
دمای کارکرد: 25- تا 60 درجه سانتیگراد
مقاومت در برابر لرزش: 3G-5G
عمر مفید: 10 سال
UL/CSA Listed
حفاظت در برابر اضافه ولتاژ و اضافه جریان
تقریبا 25٪ ارازنتر نسبت به S8VK-G
منبع تغذیه امرن: مدل کف خواب S8FS-G Enclosed Machine Mount
منبع تغذیه امرن: مدل کف خواب S8FS-G Enclosed Machine Mount
منبع تغذیه تک فاز منبع تغذیه استاندارد دارای قابلیت تقویت قدرت برای محافظت در برابر جریان هجومی. ترمینالهای پیچی. محدوده دمای عملکرد -40 تا 70 درجه سانتیگراد
منبع تغذیه تک فاز منبع تغذیه اقتصادی فاقد قابلیت تقویت قدرت برای محافظت در برابر جریان هجومی. ترمینالهای پیچی دارای درجه حرارت 25- تا 60 درجه سانتیگراد
منبع تغذیه سه فاز منبع تغذیه استاندارد دارای قابلیت تقویت قدرت برای محافظت در برابر جریان هجومی. ترمینالهای پیچی. محدوده دمای عملکرد -40 تا 70 درجه سانتیگراد
240W, 24V output, 10A, 320 to 576 VAC, 3-phase 480W, 24V output, 20A, 320 to 576 VAC, 3-phase 960W, 48V output, 40A, 320 to 576 VAC, 3-phase
منبع تغذیه سه فاز منبع تغذیه استاندارد دارای قابلیت تقویت قدرت برای محافظت در برابر جریان هجومی. ترمینالهای فشاری. محافظت در برابر رطوبت محدوده دمای عملکرد -40 تا 70 درجه سانتیگراد
این قابلیت شبیه حالت افت ولتاژ ورودی خارج از محدوده مجاز است که در آن منبع تغذیه به منظور کاهش جریان ورودی می بایست خاموش باشد. به بیان دیگر هنگامی که اولین بار منبع تغذیه به برق متصل می شود زمانی هر چند کوتاه نیاز است تا ولتاژ ورودی خط روی ورودی منبع تغذیه بالا آمده و ورودی به ثبات برسد. در صورتی که منبع تغذیه این قابلیت را نداشته باشد به محض اتصال برق به دستگاه، جریان زیادی (به خاطر کم بودن ولتاژ ورودی) از ورودی گذشته که در دراز مدت می تواند باعث خرابی منبع تغذیه شود.
حفاظت طلایی شوک الکتریکی منبع تغذیه سوئیچینگ ریلی زیتون الکترونیک با دارا بودن حفاظت شوک الکتریکی باعث شده هم در مد مشترک (مثلا هنگام رعد و برق که هم روی نول و هم روی فاز جریانی ناگهانی بزرگی ایجاد میکند) و هم در مد دیفرانسیل (مثلا هنگام راه انداری موتورهای الکتریکی القایی که جهش ناگهانی ولتاژ را شاهد هستیم) از منبع تغذیه به خوبی محافظت نماید.
در اصطلاح، به سیگنال نخواسته نویز گفته میشود. در صورتی که در طراحی، ملاحظات لازم به منظور حذف نویز و ایمنی از انتشار امواج الکترومغناطیسی در نظر گرفته نشده باشد منبع تغذیه می تواند یک منبع بسیار قوی و خوبی برای تولید و انتشار نویز باشد. نویز و تداخل الکترومغناطیسی از این جنبه مورد اهیمت است که می توان عملکرد کل سیستم الکتریکی را تحت شعاع خود قرار داده و حتی آن را مختل کند. انتشار این نویز هم میتواند از طریق سیم های شبکه برق و یا حتی بدون سیم از طریق ارسال امواج صورت گیرد.
به منظور جلوگیری از ورود نویز به شبکه برق شهری معمولا از فیلترهای پایین گذر در ورودی و خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنند. این کار باعث محبوس ماندن نویز درون منبع تغذیه شده و از انتشار آن جلوگیری می کند. در صورتی که منبع تغذیه شما امواج الکترومغناطیسی زیادی در اطراف خود ایجاد می کند که باعث تداخل در دستگاه های اطراف خود شده است برای حل مشکل میتوانید از یک شیلد یا حصار الکترومغناطیسی برای جلوگیری از انتشار امواج از طریق فضا استفاده کنید. بدین صورت که دور منبع را با یک فویل مسی یا آلومینیومی پوشانده (به طوری که هیچ اتصالی با ورودی دستگاه نداشته باشد (وگرنه باعث ایجاد برق گرفتگی یا سوختن دستگاه می شود) سپس فویل را به منفی خروجی متصل می کنیم. این کار باعث ایجاد یک حصار بین تغذیه و دستگاه های برق اطراف می شود. البته اگر نویز منبع تغذیه از طریق کابل های ورودی و خروجی انتقال می یابد برای حذف آن از مهره های فریتی پر تلف در خروجی سیم ها می توان استفاده نمود.
مواقعی که ولتاژ خروجی در منبع تغذیه سوئیچینگ به مقدار غیر مجاز خود می رسد ولتاژ خروجی توسط حفاظت اضافه ولتاژ با کاهش پالس های ورودی ولتاژ خروجی را کاهش می دهد. در بعضی از دستگاه های حساس در صورتی که همچنان خروجی افزایش یابد (مثلا با از کار افتاده بخش حفاظت اضافه ولتاژ) خروجی منبع تغذیه توسط یک تریستور اتصال کوتاه شده تا آسیبی به مصرف کننده های متصل وارد نشود.
همانند حفاظت اتصال کوتاه گاهی لازم است جریان مصرف کننده از مقداری خاص فراتر نرود. در حفاظت اضافه جریان اگر جریان خروجی از میزان مجاز خود بیشتر شود منبع تغذیه به سمت خاموشی سوق می کند تا جریان خروجی را در محدوده امن نگه دارد. این حفاظت معمولا برای مصرف کننده هایی استفاده می شود که دارای مشخصه ولتاژ و جریانی لحظه ای غیر خطی بزرگی هستند (مثل باتری ها و لامپ ها و پروژکتورهای LED). به بیان دیگر در این مصرف کننده ها با تغییر جزئی در منحنی مشخصه ولتاژ، جریان مصرف کننده به شدت تغییر می کند و می تواند باعث آسیب های جدی به مصرف کننده شود.
گاهی اوقات دلایلی چون اتصال سیم های خروجی (اتصال مستقیم مثبت و منفی) به هم و یا نقص فنی دستگاه های مصرف کننده متصل به خروجی، مسیر خروجی را به اصطلاح اتصال کوتاه میکنند. در این مواقع هیچ انرژی نمی تواند به مصرف کننده های دیگر برسد و دستگاه های متصل به منبع تغذیه اتصال کوتاه شده همه خاموش خواهند شد. مطلوب است در این حالت منبع تغذیه به حالت خاموش رفته تا نه به مصرف کننده آسیبی وارد شود و هم منبع تغذیه سالم بماند. اتفاقی که پس از اتصال کوتاه میافتد وابسته به طراحی و کاربرد در دستگاههای مختلف متفاوت است:
در حالت اول منبع تغذیه موقتا خاموش شده و با برطرف شدن اتصال کوتاه مجددا به کار خود ادامه میدهد.
در خروجی منبع تغذیه یک فیوز تعبیه شده است که با گذشتن جریان غیر مجاز از آن، فیوز سوخته و به منظور کارکردن مجدد منبع تغذیه نیاز به تعویض فیوز میباشد.
دستگاه به کلی خاموش شده و برای به کار افتاده دوباره دستگاه نیاز است که برق ورودی برای چند ثانیه از ورودی دستگاه جدا شده و مجددا وصل شود.
بستگی به حساسیت و کارایی مصرف کننده یکی از گزینه های فوق در دستگاه استفاده می شود.
مشخصات مهم و کلیدی که در یک منبع تغذیه سوئیچینگ می بایست به منظور ایمنی هر چه بیشتر برای خود و مصرف کننده های متصل به آن در نظر گرفت عبارتند از :
محدوده مورد قبول ولتاژ ورودی (Input Range Voltage)
حفاظت افت ولتاژ ورودی (Brownout Voltage Protection)
حفاظت اتصال کوتاه (Short Circuit Protection)
حفاظت اضافه جریان خروجی (Over load Protection)
حفاظت اضافه ولتاژ خروجی (Overload Protection)
قابلیت شروع نرم (Soft Start)
قابلیت شروع با وقفه (Delay Start)
میزان ریپل خروجی (Ripple)
نویز تداخل فرکانسی یا EMI (Electromagnetic interference)
بازدهی بالا (Efficiency)
در زیر به توضیح این ویژگیها میپردازیم.
1-1- محدوده مورد قبول ولتاژ ورودی
محدوده مورد قبول ولتاژ ورودی به محدوده ای که منبع تغذیه در آن به درستی کار میکند گفته می شود که در دستگاه های مختلف متفاوت است و در کل به دوگروه اصلی تقسیم بندی می شوند.
گروه اول که بیشتر در منابع تغذیه کتابی (که در بازار با نام های کف خواب، کفی یا سوراخ دار فلزی نیز معروف اند) دیده می شود معمولا دارای کلیدی است که کاربر به وسیله ی آن می تواند متناسب با ولتاژ برق شهری 220 ولت یا 110 ولت را انتخاب نماید. (در ایران این کلید برای استفاده از برق شهری می بایست در حالت 220 ولت باشد وگرنه با اتصال به برق در حالت 110 ولت منبع تغذیه خواهد سوخت. ) بنابراین در ایران رنج قابل قبول ورودی در محدوده 220 ولت خواهد بود. (معمولا طراح این محدوده را با 15 درصد بالاتر و پایین تر از این ولتاژ در نظر می گیرد. بدین معنا که محدوده ولتاژ ورودی می تواند از حدود 187 ولت تا 253 ولت تغییر کند و خارج از این بازه منبع تغذیه نمی تواند ولتاژ خروجی را پایدار و ثابت نگه دارد. توجه فرمایید که روی برچسب دستگاه علائم ولتاژ ورودی به صورت زیر آورده شده است:
Input voltage: 110v/220v +-15%
علامت اسلش/ بیانگر وجود کلید در دستگاه و رنج ولتاژ ورودی در محدوده 220 ولت است.
شکل 1 منبع تغذیه کف خواب (کفی)
در این نوع تغذیه ها در صورتی که به هر دلیل ولتاژ ورودی از 187 ولت کمتر شود منبع تغذیه دیگر قادر به یکسو سازی (تثبیت کنندگی) کامل برای مصرف کننده نمی باشد.
گروه دوم که بیشتر در منابع تغذیه ریلی دیده می شود دارای رنج بسیار وسیع تری نسبت گروه اول هستند و به طور معمول از محدودهی ولتاژی 100 ولت را تا 240 ولت به خوبی کار میکنند. (حتما روی محصول به مشخصات ولتاژ ورودی Vi یا input Voltage توجه فرمایید.) بدین ترتیب حتی با افتهای شدیدی که ممکن است در شبکه رخ دهد به ویژه در محیطهای صنعتی این گونه تغذیهها به خوبی به کار خود ادامه می دهند.
ولتاژ ورودی منبع تغذیه سوئیچینگ
شکل 2 چند نمونه منبع تغذیه ریلی و ولتاژ قابل قبول منبع تغذیه سوئیچینگ
1-2- افت شدید در ولتاژ ورودی یا Brownout Voltage Protection
همان طور که میدانید منابع تغذیه، ولتاژ و جریان را از یک سطح گرفته و به سطح دیگر تبدیل میکنند و تنها به صورت یک تبدیل کننده سطح ولتاژ و جریان عمل میکنند. بنابراین در صورتی که یک منبع تغذیه را به صورت ایده آل بدون تلفات در نظر بگیریم همواره توان ورودی با توان خروجی برابر است.
شکل 3 برابری توان ورودی و توان خروجی در حالت ایده ال
در صورتی که در ولتاژ ورودی منبع تغذیه در حال کار افت شدیدی رخ دهد به منظور برابری توان های ورودی از ورودی دستگاه جریان بسیار بیشتری کشیده میشود و در صورت نداشتن حفاظت افت ولتاژ غیر مجاز، این جریان شدید و شدیدتر شده تا منبع تغذیه را ناک اوت کند. دستگاههای مجهز به این حفاظت جریان ورودی را تا مقدار مجاز محدود میکنند و بالا رفتن بی رویه جریان ورودی میشوند.
1-3- حفاظت اتصال کوتاه
گاهی اوقات دلایلی چون اتصال سیم های خروجی (اتصال مستقیم مثبت و منفی) به هم و یا نقص فنی دستگاه های مصرف کننده متصل به خروجی، مسیر خروجی را به اصطلاح اتصال کوتاه میکنند. در این مواقع هیچ انرژی نمی تواند به مصرف کننده های دیگر برسد و دستگاه های متصل به منبع تغذیه اتصال کوتاه شده همه خاموش خواهند شد. مطلوب است در این حالت منبع تغذیه به حالت خاموش رفته تا نه به مصرف کننده آسیبی وارد شود و هم منبع تغذیه سالم بماند. اتفاقی که پس از اتصال کوتاه میافتد وابسته به طراحی و کاربرد در دستگاههای مختلف متفاوت است:
در حالت اول منبع تغذیه موقتا خاموش شده و با برطرف شدن اتصال کوتاه مجددا به کار خود ادامه میدهد.
در خروجی منبع تغذیه یک فیوز تعبیه شده است که با گذشتن جریان غیر مجاز از آن، فیوز سوخته و به منظور کارکردن مجدد منبع تغذیه نیاز به تعویض فیوز میباشد.
دستگاه به کلی خاموش شده و برای به کار افتاده دوباره دستگاه نیاز است که برق ورودی برای چند ثانیه از ورودی دستگاه جدا شده و مجددا وصل شود.
بستگی به حساسیت و کارایی مصرف کننده یکی از گزینه های فوق در دستگاه استفاده می شود.
1-4- حفاظت اضافه جریان خروجی یا Over load Protection
همانند حفاظت اتصال کوتاه گاهی لازم است جریان مصرف کننده از مقداری خاص فراتر نرود. در حفاظت اضافه جریان اگر جریان خروجی از میزان مجاز خود بیشتر شود منبع تغذیه به سمت خاموشی سوق می کند تا جریان خروجی را در محدوده امن نگه دارد. این حفاظت معمولا برای مصرف کننده هایی استفاده می شود که دارای مشخصه ولتاژ و جریانی لحظه ای غیر خطی بزرگی هستند (مثل باتری ها و لامپ ها و پروژکتورهای LED). به بیان دیگر در این مصرف کننده ها با تغییر جزئی در منحنی مشخصه ولتاژ، جریان مصرف کننده به شدت تغییر می کند و می تواند باعث آسیب های جدی به مصرف کننده شود.
1-5- حفاظت اضافه ولتاژ خروجی
مواقعی که ولتاژ خروجی به مقدار غیر مجاز خود می رسد ولتاژ خروجی توسط حفاظت اضافه ولتاژ با کاهش پالس های ورودی ولتاژ خروجی را کاهش می دهد. در بعضی از دستگاه های حساس در صورتی که همچنان خروجی افزایش یابد (مثلا با از کار افتاده بخش حفاظت اضافه ولتاژ) خروجی منبع تغذیه توسط یک تریستور اتصال کوتاه شده تا آسیبی به مصرف کننده های متصل وارد نشود.
1-6- شروع نرم یا سافت استارت (Soft start)
سافت استارت یا همان شروع نرم سبب میشود وقتی ولتاژ ورودی به حد مجاز خود رسید ولتاژ خروجی را تثبیت کرده و وصل نماید. در صورتی که این ویژگی در منبع تغذیه نباشد سبب آسیبهای جدی به منبع تغذیه و دیگر تجهیزات متصل به آن میشود. این ویژگی در تجهیزاتی که نسبت به ولتاژ ورودی خود حساس هستند اهمیت دوچندانی پیدا میکند.
همچنین نوعی دیگر از سافت استارت در خروجی وجود دارد که سبب میشود جریان خروجی منبع تغذیه به تدریج افزایش یافته تا از جریان فراجهش جلوگیری کند. این خصوصیت باعث میگردد عمر منبع تغذیه و تجهیزات متصل به آن کاهش نیابد. این نوع از سافت استارت نیز در منابع تغذیه زیتون الکترونیک وجود دارد.
دستگاه هایی که مجهز به تکنولوژی سافت استارت هستند دارای عمر طولانیتر و ثبات بیشتر نسبت به دستگاه های فاقد سافت استارت میباشند. حتی در هنگاه اتصال کوتاه وجود سافت استارت در منبع تغذیه قابلیت و امنیت دستگاه های متصل شده به منبع تغذیه را به مراتب افزایش می دهد.
1-7- قابلیت شروع با وقفه (Delay Start)
این قابلیت شبیه حالت افت ولتاژ ورودی خارج از محدوده مجاز است که در آن منبع تغذیه به منظور کاهش جریان ورودی می بایست خاموش باشد. به بیان دیگر هنگامی که اولین بار منبع تغذیه به برق متصل می شود زمانی هر چند کوتاه نیاز است تا ولتاژ ورودی خط روی ورودی منبع تغذیه بالا آمده و ورودی به ثبات برسد. در صورتی که منبع تغذیه این قابلیت را نداشته باشد به محض اتصال برق به دستگاه، جریان زیادی (به خاطر کم بودن ولتاژ ورودی) از ورودی گذشته که در دراز مدت می تواند باعث خرابی منبع تغذیه شود.
1-8- ریپل خروجی (Ripple)
ریپل خروجی به تغییرات ولتاژ خروجی حول ولتاژ DC خروجی اطلاق می شود. این مفهوم در شکل 4 نشان داده شده است.
شکل 4- ریپل خروجی
به بیان دیگر در عمل ولتاژ خروجی یک منبع تغذیه همواره در حال بالا و پایین رفتن حول ولتاژ نامی خروجی است و به این بالا و پایین آمدن یا تغیرات در ولتاژ خروجی ریپل ولتاژ خروجی میگویند. به طور کلی ریپل مورد قبول و مطلوب وابسته به مصرف کنند متغیر است اما به طور معمول ریپل بالای 250 میلی ولت (250 mv) مطلوب نمی باشد.
1-9- نویز خروجی و تداخل الکترومغناطیسی
در اصطلاح، به سیگنال نخواسته نویز گفته میشود. در صورتی که در طراحی، ملاحظات لازم به منظور حذف نویز و ایمنی از انتشار امواج الکترومغناطیسی در نظر گرفته نشده باشد منبع تغذیه می تواند یک منبع بسیار قوی و خوبی برای تولید و انتشار نویز باشد. نویز و تداخل الکترومغناطیسی از این جنبه مورد اهیمت است که می توان عملکرد کل سیستم الکتریکی را تحت شعاع خود قرار داده و حتی آن را مختل کند. انتشار این نویز هم میتواند از طریق سیم های شبکه برق و یا حتی بدون سیم از طریق ارسال امواج صورت گیرد.
به منظور جلوگیری از ورود نویز به شبکه برق شهری معمولا از فیلترهای پایین گذر در ورودی و خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنند. این کار باعث محبوس ماندن نویز درون منبع تغذیه شده و از انتشار آن جلوگیری می کند. در صورتی که منبع تغذیه شما امواج الکترومغناطیسی زیادی در اطراف خود ایجاد می کند که باعث تداخل در دستگاه های اطراف خود شده است برای حل مشکل میتوانید از یک شیلد یا حصار الکترومغناطیسی برای جلوگیری از انتشار امواج از طریق فضا استفاده کنید. بدین صورت که دور منبع را با یک فویل مسی یا آلومینیومی پوشانده (به طوری که هیچ اتصالی با ورودی دستگاه نداشته باشد (وگرنه باعث ایجاد برق گرفتگی یا سوختن دستگاه می شود) سپس فویل را به منفی خروجی متصل می کنیم. این کار باعث ایجاد یک حصار بین تغذیه و دستگاه های برق اطراف می شود. البته اگر نویز منبع تغذیه از طریق کابل های ورودی و خروجی انتقال می یابد برای حذف آن از مهره های فریتی پر تلف در خروجی سیم ها می توان استفاده نمود.
1-10- بازدهی
یک راه ساده برای فهمیدن بازدهی بالای یک منبع در بار کامل و مقایسه آن با منابع دیگر، اندازه گیری گرمای ایجاد شده توسط دستگاه می باشد. بدین ترتیب هر چقدر دمای ایجاد شده توسط منبع بیشتر باشد تلفات منبع بیشتر خواهد بود و نشان دهنده تلفات بیشتر و بازدهی کمتر آن است. توجه داشته باشید که گرما دشمن سر سخت و خاموش قطعات الکترونیکی است و باعث کاهش عمر مفید دستگاه ها می شود.
2- مقایسه دو سری منبع تغذیه در بازار
دو نمونه پر کاربرد از منابع تغذیه سوئیچینگ که در بازار به وفور یافت می شود منبع تغذیه ریلی و منبع تغذیه کتابی یا به اصطلاح کف خواب (کفی) است. تفاوتهای عمده این دو تغذیه در رنج متفاوت ولتاژ ورودی، حفاظت اتصال کوتاه به کار رفته در آن، چینش و نوع ترمنیال های مورد استفاده و ساختار ظاهری آنها با هم است.
در منبع تغذیه های ریلی معمولا محدوده قابل قبول ولتاژ ورودی بسیار وسیع تر از منابع تغذیه کتابی است. به طور معمول در منابع تغذیه ریلی ولتاژ ورودی از 100 ولت تا 240 ولت بدون ایجاد مشکل در کارایی منبع می تواند تغییر کند اما محدوده ولتاژ ورودی منابع تغذیه کتابی برای حالت 220 ولت تنها به اندازه 33 ولت بالا و پایین تر از مقدار 220 ولت میباشد. با اتصال کوتاه شدن خروجی یا ایجاد اضافه جریان در خروجی منابع تغذیه کتابی به کلی قطع شده و برای شروع مجدد نیاز به قطع برق از ورودی و اتصال مجدد آن به تغذیه است در حالی که در منابع ریلی پس از برطرف شدن اتصال کوتاه به طور اتومات به کار خود باز میگردد. درون منابع کتابی یک سوئیچ یا کلید وجود دارد که در صورتی که با ولتاژ برق ورودی متناسب تنظیم نشده باشد می تواند باعث سوختن دستگاه شود یا خروجی نامناسبی داشته باشد.
نکته حائز اهمیتی که باید به آن توجه داشت نحوه برگشتن از حالتهای اضطرای به حالت عادی است. در منابع تغذیه کفی در صورت وجود حفاظت مورد نظر، پس از رفع شدن آن حالت اضطراری برای بازگشت به حالت عادی و نرمال باید برق ورودی دستگاه قطع شده و پس از چند ثانیه مجددا برق ورودی وصل شود. به عنوان مثال وقتی که خروجی دستگاه اتصال کوتاه شود منابع تغذیه کف خواب (در صورت داشتن حفاظت اتصال کوتاه) خاموش میشود. پس از بر طرف شدن مشکل اتصال کوتاه برای بازگشت به حالت عادی باید ورودی منبع تغذیه قطع شده و مجددا پس از چند ثانیه وصل گردد تا دستگاه روشن شود.
اما در منابع تغذیه ریلی این فرایند به طور خودکار انجام میشود و پس از رفع شدن مشکل، دستگاه به صورت اتومات به مدار باز میگردد.
از آنجا که در منابع تغذیه کتابی (کف خواب) ترمینالهای ورودی برق شهر و خروجی کنار هم چیده شده است خطر اتصالی کوتاه ورودی و خروجی یا اشتباه در نصب و راه اندازی بیشتر است. اصولا پیشنهاد میشود به منظور زیبایی و سادگی نصب و ایمنی بیشتر از منابع تغذیهای استفاده کنید که ترمینالهای ورودی از هم با فاصله ی مطمئنی قرار گرفته باشند. از نقطه نظر هزینه، قیمت منابع تغذیه ریلی بیشتر از منابع تغذیه کتابی است که این امر به نوبه ی خود میتواند یک فاکتور موثر در انتخاب منبع تغذیه به حساب آید.
در پایان اگر از تابلو برق برای راه انداز اتوماسیون برق صنعتی استفاده می کنید نصب منبع تغذیه روی ریل های تابلو می تواند حس زیباتری نسبت به منابع تغذیه کتابی به شما دهد.
برای مقایسه بهتر این دو نوع منبع تغذیه، جدول زیر آورده شده است. توجه داشته باشید که مقایسهها بین منابع تغذیه ریلی و کف خواب معتبر موجود در بازار مثل زیتون الکترونیک (ZE)، دلتا (Delta) و مین ول (MW) صورت گرفته است.
جدول 2 مقایسه منبع تغذیه کف خواب با ریلی*
انواع
آیتم
توضیحات
منبع تغذیه سوئیچنگ
کف خواب (کفی) صنعتی
منبع تغذیه سوئیچنگ
ریلی صنعتی
محدوده مورد قبول ولتاژ ورودی
(Input Range Voltage)
محدوده ولتاژی که دستگاه در آن میتواند به درستی کار کند
110 یا 220 ولت (با تلرانس 15 درصد) که توسط کاربر انتخاب می شود
به طور معمول در بازه وسیعی از 100 تا 2۴۰ ولت
حفاظت افت ولتاژ ورودی
(Brownout Voltage Protection)
حفاظت خود منبع تغذیه از افت ولتاژ ورودی
ممکن است در برخی مدلها وجود داشته باشد
وجود دارد
حفاظت اتصال کوتاه
(Short Circuit Protection)
در صورت اتصال کوتاه سیمهای خروجی منبع تغذیه خاموش شود
در برخی مدلها
وجود دارد
حفاظت اضافه جریان خروجی
(Over load Protection)
وقتی که جریان خروجی به مقدار غیر مجاز خود برسد جریان خروجی به اندازه مجاز خود بر میگردد.
در برخی مدلها
در برخی مدلها
حفاظت اضافه ولتاژ خروجی
(Overload Protection)
وقتی که ولتاژ خروجی به مقدار غیر مجاز خود رسید ولتاژ خروجی کاهش مییابد.
وجود دارد
وجود دارد
قابلیت شروع نرم
(Soft Start)
سافت استارت
در برخی مدلها
وجود دارد
قابلیت شروع با وقفه
(Delay Start)
در لحظه شروع خروجی وقتی متصل میشود که ولتاژ ثابت شده باشد
در برخی مدلها
در برخی مدلها
میزان ریپل خروجی
(Ripple)
میزان نوسانات ولتاژ خروجی
کمتر از 250 میلی ولت
کمتر از 250 میلی ولت
نحوه بازگشت به حالت نرمال
نحوه بازگشت منبع تغذیه به حالت عادی پس از رفع مشکل (در صورت وجود محاظت مورد نظر)
باید برق ورودی قطع و مجددا پس از چند ثانیه وصل شود
به طور خودکار انجام می شود
ایمنی نصب و راه اندازی
احتمال اتصال ورودی ها با خروجی هنگام نصب و استفاده
ایمنی پایینتر
ایمنی بالاتر
جایگاه ترمینالها
ترمینال های ورودی و خروجی در یک سمت دستگاه
در برخی مدل های به جهت ایمنی بیشتر ترمینالهای ورودی و خروجی جدا از هم قرار دارد
تعداد ترمینالها
بسته به مدل از 5 ترمینال به بالا (فاز – نول – ارت – مثبت – منفی )
بسته به مدل از 5 ترمینال به بالا (فاز – نول – ارت – مثبت – منفی )
ابعاد
متوسط و بزرگ
کوچک و متوسط
راحتی نصب و کاربرد
سختتر
راحتتر
طول عمر
کمتر
بیشتر
قیمت
کم تا متوسط
متوسط تا بالا
کاربرد
وسایل غیر حساس مانند تابلوهای LED،
تجهیزات حساس مانند PLC، HMI، سنسور
*لازم به ذکر است موارد فوق بر اساس منابع تغذیه رایج در بازار است و ممکن است در برخی از مدلهای خاص با آنچه که در این مقاله اشاره شده کمی متفاوت باشد.
در پایان توصیه میگردد به لحاظ اهمیت منبع تغذیه، منبع تغذیه را متناسب با نیاز خود انتخاب نماید.
از خواننده محترم دعوت میشود در صورت تمایل نظرات و پیشنهادات خود را با نویسنده مقاله از طریق ایمیل (info@zeytonelectronic.com) یا تلگرام (@zeytonelectronic_info) در میان بگذارد.
منابع تغذیه به لحاظ تکنولوژیهای بکار رفته در آن به سه دسته اصلی تقسیم میشود:
منابع تغذیه خطی
منابع تغذیه سوئیچینگ با مدولاتور عرض پالس
منابع تغذیه سوئیجینگ رزونانسی با بازدهی بالا
در صنعت منابع تغذیه بر اساس مزایا و معایبی که هر کدام از ساختار های فوق دارند برحسب مورد از یک یا ترکیبی از دو یا چند ساختار استفاده می شود تا محصولی مناسب و متناسب با نیاز مصرف کننده ارائه گردد. در ادامه به توضیح هر کدام از ساختار های فوق می پردازیم.
1- منابع تغذیه خطی
این نوع منبع تغذیه نسبت به ساختارهای دیگر از پایینترین بازدهی برخوردار بوده به طوری که تنها زمانی که گرمای ایجاد شده به خاطر تلفات بالای منبع تغذیه از اهمیت بالایی برخوردار نیست و همچنین قیمت تمام شده دستگاه و سادگی طراحی آن در اولویت های سیستم باشد از این منبع تغذیه استفاده می شود. از مزایای این نوع منبع تغذیه می توان به نویز بسیار پایین و تداخل الکترومغناطیسی بسیار پایین آن اشاره کرد.
در منابع تغذیه خطی که مستقیم از برق شهری تغذیه می کنند یک ترانسفورماتور که هم وظیفه ایزوله سازی را دارد و هم در اغلب موارد ولتاژ بالای ورودی را متناسب با مصرف کننده پایین می آورد دیده می شود. در منابع تغذیه خطی بر خلاف منابع تغذیه سوئیچینگ ولتاژ ورودی حتما می بایست بزرگتر از ولتاژ ورودی باشد وگرنه عمل یکسوسازی به خوبی انجام نمی شود و خروجی ناپایدار خواهد شد. به طور متوسط بازدهی این نوع منابع تغذیه از بین 35 تا 50 درصد بوده و همان طور که در بالا اشاره شد این تلفات به صورت گرما خود را نشان می دهند.
2- منابع تغذیه سوئیچینگ PWM
این گونه منابع نسبت به منابع خطی از بازدهی بسیار بالاتری برخوردارند (85 تا 92 درصد). منابع تغذیه PWM امروزه به وفور در صنعتهای مختلف (مثل هوا فضا کشتی سازی هواپیما سازی صنعت برق و حتی صنعت لوازم خانگی) استفاده می شوند. معمولا در هر تابلو برق به منظور راه اندازی میکروپروسسورها و میکروکنترلرها از یک منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده می شود. از مزایای این ساختار از منابع تغذیه بازدهی بالا و وزن پایین تر نسبت به منابع خطی است که توجه طراحان را به خود جلب کرده است. در مقابل طراحی و پیاده سازی این گونه منابع بسیار پیچیده تر و فراینده طراحی بسیار طولانی تر از منابع خطی است.
3- منابع تغذیه سوئیچینگ رزنانسی با بازدهی بالا
این نمونه از منابع نسخه پیشرفته ای از منابع تغذیه سوئیچینگ PWM به حساب می آیند که نسبت به منابع تغذیه PWM دارای نویز کمتری بوده اندازه کوچکتری دارند اما فرایند طراحی و تولید پیچیده تر و طولانی تری دارند. در مصارفی که دارای حساسیت بسیار بالایی هستند (ابعاد کوچک، نویز بسیار پایین، بازدهی بسیار بالا) استفاده می شود. طراحی این سری از منابع تغذیه از دو سری قبلی به مراتب پیچیده تر و طولانی تر بوده و هزینه تمام شده و ساخت آن نیز معمولا بیشتر است.
در جدول زیر مشخصات انواع مختلف منابع تغذیه به همراه مزایا و معایب هر کدام آمده است.
