Открытый корпус или закрытый источник питания: какой формат подходит для вашей OEM-сборки

Блок питания с открытым корпусом представляет собой сборку печатной платы с открытыми компонентами и винтовыми клеммами, тогда как блок питания закрытого типа устанавливает ту же схему преобразования внутри металлической или перфорированной крышки. Выбор между ними заключается не в том, какой из них работает лучше, а в том, какой из них подойдет вашему корпусу, вашей практике подключения и вашей проверке безопасности. Если ваше оборудование уже имеет металлический шкаф, доступный для инструментов, с надлежащими путями утечки и воздушным потоком, блок с открытой рамой дает вам больше мощности за доллар и больше свободы проектирования. Если источник питания доступен для клиента, установлен в пыльной мастерской или поставляется в виде отдельной коробки, закрытое устройство стоит дороже, но исключает всю категорию риска одобрения и отказа на месте. В этом руководстве сравниваются два формата по параметрам, которые фактически определяют сборку.

Ключевые выводы

• Корпус, который у вас уже есть, определяет формат. Блок с открытой рамой заимствует защиту у главного шкафа; закрытый блок приносит свои.

• Утечка и зазор являются требованиями сборки, а не компонента. Открытые клеммы должны соответствовать расстояниям, указанным в применимых стандартах безопасности после установки.

• Закрытые корпуса используют тепловой запас для защиты. Крышка, защищающая от пыли, также удерживает тепло, поэтому кривая снижения характеристик имеет большее значение.

• PFC изменяет профиль входного тока, а не только показатель эффективности. Ограничения по току гармоник применяются к конечному оборудованию, а входная система PFC часто упрощает соблюдение требований.

• Прежде чем исправлять формат, спланируйте путь сертификации. Применимый стандарт, корпус и метод подключения определяются совместно.

• Сопоставьте формат с моделью обслуживания. Заменяемые на месте блоки предпочитают закрытые модули; заводские сборки предпочитают открытую раму.

Что считается источником питания открытого типа

Источник питания с открытым корпусом поставляется в виде заполненной платы с монтажным основанием и клеммными колодками, без крышки частей, находящихся под напряжением. Опубликованная линейка блоков питания с открытым корпусом находится на вершине лестницы мощности, где распространены сборки, монтируемые на шасси.

Почему формат открытого кадра вообще до сих пор используется?

Потому что он удаляет все, что находится между источником тепла и окружающим воздухом. Не требуется покрытия, препятствующего конвекции, не нужно проектировать перфорацию и не нужно использовать дополнительный металл. Для продукта, интегрированного в шасси, главный шкаф уже обеспечивает барьер, путь воздушного потока и монтажную конструкцию, поэтому второй корпус увеличивает стоимость, объем и термическое сопротивление, не добавляя защиты, которую может почувствовать пользователь.

Какие обязательства перекладывает на дизайнера открытый формат кадра?

Дизайнер унаследовал пространственные расстояния, безопасность пальцев и дисциплину проводки. Винтовые клеммы открыты, поэтому сборка должна быть организована так, чтобы инструмент или палец не могли добраться до проводника под напряжением при нормальной эксплуатации. Тепловыделяющие компоненты располагаются непосредственно в потоке воздуха, что является преимуществом только в том случае, если поток воздуха действительно указан.

Что считается закрытым источником питания

Прилагаемая поставка помещает этап преобразования в металлический корпус, часто перфорированный для обеспечения конвекции. Опубликованные блоки питания закрытого типа включают тонкие низкопрофильные блоки, предназначенные для компактных панелей, а также блоки питания повышенной мощности с внутренним вентилятором.

Почему обложка так сильно меняет аргументы в пользу безопасности?

Потому что барьер теперь принадлежит компоненту, а не сборке. Пользователь не может прикоснуться к детали, находящейся под напряжением, через закрытый корпус, поэтому вопрос утечки на уровне сборки сводится к вводам входных и выходных проводов. Это основная причина, по которой закрытые устройства доминируют над продуктами, установленными на местах конечными пользователями, а не обученными сборщиками панелей.

Какие приложения поддерживают вложенный формат?

Производители панелей, которым необходимо разместить источник питания в неглубоком шкафу на DIN-рейке, производители оборудования, поставляющие герметичный блок управления, и любое изделие, источник питания которого виден конечному пользователю. Тонкий закрытый формат, такой как тонкий закрытый блок питания LRS Series 35–600 Вт, существует именно для того, чтобы совместить защиту корпуса с ограничениями по глубине современной панели управления.

Таблица 1. Открытый корпус и закрытый импульсный источник питания

Механические ограничения и ограничения безопасности

Как применяются правила утечки и зазора после установки устройства?

Ползучесть — это расстояние по поверхности между двумя проводящими частями; Клиренс – это расстояние по воздуху. Оба измеряются в собранном виде, а не на голой плате. Блок питания с открытым корпусом, который на стенде выглядит подходящим, может выйти из строя, если проводка входит в клеммы под углом, поэтому прокладывайте проводники так, чтобы свободная жила или соскользнувший провод не могли соединить первичную и вторичную обмотку.

Что делает клеммный блок безопасным для пальцев?

Клемма с защитой от прикосновения — это клемма, к частям которой под напряжением не может прикоснуться стандартный испытательный палец в установленном положении. Этого достигают с помощью утопленных винтов, откидных крышек и кожухов; открытые головки винтов этого не делают. Если формат представляет собой открытую рамку, то требованиям соответствует окружающий шкаф или дополнительная крышка клеммной коробки.

Когда вам нужен принудительный воздушный поток, а не конвекция?

Принудительный поток воздуха необходим, когда окружающая среда внутри шкафа превышает то, что может отклонить конвекционный путь при требуемой нагрузке. Прочтите кривую снижения номинальных характеристик при реальной внутренней среде и ориентации при монтаже, а затем решите, дешевле ли вентилятор, чем блок питания большего размера. Вентилятор также имеет движущуюся часть, путь для пыли и предмет обслуживания, поэтому примите это обдуманное решение.

Что изменится, если установить блок питания в металлический корпус?

Шасси становится частью теплового пути и, в некоторой степени, структуры электромагнитных помех. Обычно это благоприятно, но температура корпуса также повышается. Прикрепление рамы к шасси является стандартной практикой; проверьте влияние на близлежащие компоненты, а не предполагайте, что металл уносит тепло.

Путь сертификации, который вы должны спланировать

Какой стандарт безопасности применяется к вашему конечному продукту?

Применимый стандарт соответствует конечному продукту, а не источнику питания. IEC/EN 62368-1 охватывает аудио/видео оборудование, оборудование информационных и коммуникационных технологий и в значительной степени заменил более старые стандарты 60950-1 и 60065 для этого семейства. Стандарт IEC/EN 60601-1 применяется к медицинскому электрооборудованию и добавляет такие требования, как пределы тока утечки, которые ограничивают выбор источника питания. Прочтите стандарт, который регулирует ваш конечный продукт, затем выберите формат, который позволит сборке соответствовать этому стандарту, и получите собственную декларацию поставщика, а не предполагайте соответствие на основании сводки технических данных.

Влияют ли ограничения тока гармоник на решение о формате?

IEC 61000-3-2 устанавливает ограничения на выбросы гармонических токов для оборудования, подключенного к общественной сети низкого напряжения, причем применимость зависит от класса оборудования и входного тока. Поскольку эти ограничения применимы к конечному оборудованию, а не к отдельному модулю, источник питания с коррекцией коэффициента мощности на входе значительно упрощает рассуждения. Подтвердите применимую редакцию и область действия у своего партнера по обеспечению соответствия.

Что на самом деле дает вам PFC в спецификации?

Входной каскад с коррекцией коэффициента мощности потребляет ток по форме, близкой к форме сигнала напряжения питания, что повышает коэффициент мощности и снижает содержание гармоник. Опубликованные цифры иллюстрируют разницу: источник питания RSP-320 с коррекцией коэффициента мощности 320 Вт имеет коэффициент мощности более 0,95 при 230 В переменного тока и более 0,98 при полной нагрузке 115 В переменного тока, входной ток 4 А при 115 В переменного тока и 2 А при 230 В переменного тока, импульсный ток 20 А и 40 А соответственно, входной КПД 88–90% в зависимости от модели и утечка. ток ниже 1,5 мА при 240 В переменного тока. Обмен заключается в более высоком количестве компонентов и цене за единицу по сравнению с более простым способом обеспечения соответствия.

Таблица 2. Диапазоны мощности и выходной мощности, доступные для разных серий

Вышеуказанные серии указаны на основе опубликованных обозначений продуктов и таблиц технических характеристик. Перед заказом подтвердите точную модель, входной диапазон и окно регулировки в таблице данных.

Снижение номинальных характеристик и расчет температурного запаса

Серия импульсных блоков питания переменного/постоянного тока охватывает достаточно широкий диапазон мощности, поэтому выбор формата и тепловой запас напрямую взаимодействуют. Рассмотрим панель, которой требуется 200 Вт непрерывной мощности.

Шаг 1 — Создайте внутреннюю среду. Измеряйте температуру воздуха внутри закрытого шкафа в монтажном положении, а не температуру в помещении. Предположим для этого примера 50 °C.

Шаг 2 — Примите требования к нагрузке. Нагрузка постоянно потребляет 200 Вт. На блоке мощностью 200 Вт нагрузка составляет 100 % без каких-либо запасов — допустимо только в том случае, если кривая снижения характеристик допускает это при 50 °C.

Шаг 3 — Прочтите кривую снижения характеристик при реальной температуре окружающей среды. Кривые производителя обычно допускают полную номинальную мощность до определенной температуры и снижают ее выше этой точки. Если кривая допускает полную мощность только до 45 °C и выше этой температуры снижается, то блок мощностью 200 Вт не будет выдавать 200 Вт при 50 °C. Выберите более высокий рейтинг или улучшите воздушный поток.

Шаг 4 — Проверьте эффект корпуса. Закрытый блок увеличивает тепловое сопротивление между компонентами и воздухом в шкафу. Сравните кривые снижения характеристик открытого корпуса и закрытых кандидатов при одинаковых условиях окружающей среды, а не предполагая, что они равны.

Шаг 5 — Решите между большей мощностью и большим потоком воздуха. Более дешевый путь с точки зрения удельной стоимости обычно заключается в увеличении мощности; более дешевый путь увеличения объема корпуса обычно заключается в улучшении пути воздушного потока. Оба параметра должны быть оценены по кривой снижения номинальных характеристик.

Только иллюстративный метод; не является спецификацией продукта SMUN.

Рабочий процесс отбора: пять вопросов, прежде чем запросить ценовое предложение

1. Кто может прикасаться к поставке, находящейся в эксплуатации? Если кто-то не является обученным сборщиком панелей, начните с закрытого формата.

2. Какова внутренняя окружающая среда в месте установки? Это число, а не комнатная температура, определяет мощность.

3. Какое самое глубокое доступное пространство? Тонкие закрытые и открытые форматы рам существенно различаются по монтажной глубине.

4. Какой стандарт регулирует конечный продукт? Этот стандарт, а не предпочтение, определяет требования к утечкам и расстояниям.

5. Как будет производиться замена блока? При замене на местах предпочтение отдается закрытому модулю; Заводская интеграция благоприятствует открытой раме.

Ответьте на эти пять, и шорт-лист обычно сокращается до двух или трех серий.

Заключение

Открытый и закрытый блоки питания не являются конкурирующими продуктами — это две философии монтажа одной и той же схемы преобразования. Открытая рама выигрывает, когда главный шкаф уже обеспечивает барьер, воздушный поток и монтажную конструкцию, а также когда сборка производится обученным интегратором. Закрытый вариант выигрывает всякий раз, когда источник питания должен защитить себя, будь то из-за того, что конечный пользователь может добраться до него, из-за загрязнения окружающей среды или из-за того, что устройство поставляется и обслуживается как модуль.

Таким образом, решение принимается в механической конструкции, а не в электрической спецификации. Сначала определите внутреннюю среду, доступную глубину, требования безопасности пальцев и применимый стандарт; Затем следуют мощность и серия. Изменение этого порядка является наиболее распространенной причиной, по которой выбор поставок приходится повторять на поздних стадиях проекта.

Прежде чем запросить ценовое предложение, подтвердите в письменной форме три вещи: внутреннюю окружающую среду в месте установки, кривую снижения характеристик при этой температуре окружающей среды и заявление поставщика о стандарте, которому должен соответствовать ваш конечный продукт.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Могу ли я использовать поставку открытого корпуса в оборудовании, продаваемом конечным пользователям?

О: Только в том случае, если узел в целом предотвращает контакт с частями, находящимися под напряжением, и соответствует требованиям к расстояниям стандарта, регулирующего конечный продукт. Формат открытой рамы переносит эти обязательства на конструкцию вашего корпуса.

Вопрос: Закрытый блок питания нагревается сильнее, чем открытый блок при той же мощности?

О: Крышка увеличивает тепловое сопротивление между компонентами и окружающим воздухом, поэтому одинаковая выходная мощность обычно означает более высокий рост внутренней температуры. Сравните кривые снижения характеристик обоих форматов при реальной внутренней среде.

Вопрос: Требуется ли коррекция коэффициента мощности для моего оборудования?

О: Это зависит от класса оборудования, входного тока и применимой редакции пределов тока гармоник. IEC 61000-3-2 регулирует выбросы гармонических токов для оборудования, подключенного к общественной сети низкого напряжения. Подтвердите область действия у своего партнера по обеспечению соответствия; Внешний интерфейс PFC — это общий путь к соблюдению ограничений.

Вопрос: Какой тепловой запас мне следует оставить?

О: Достаточно того, чтобы кривая снижения номинальных характеристик при измеренной внутренней температуре по-прежнему охватывала нагрузку, включая пусковой пуск и ожидаемое старение. Чтение кривой при реальной окружающей среде, а не при номинальном номинале, превращает расчет в решение.

Вопрос: Какой формат подходит для шкафа управления на DIN-рейке?

Ответ: Тонкие закрытые форматы предназначены для неглубоких корпусов на DIN-рейке, а для шкафов существуют специальные серии с DIN-рейкой. Для блоков с открытой рамой требуется главный корпус, обеспечивающий барьер и путь воздушного потока, что не всегда обеспечивает шкаф с DIN-рейкой.