Pik yük uygulamaları ile ilgili zorluk ve çözüm

Pik yük nedir?

Sistemlerdeki pik yükler genellikle kapasitif ve endüktif yüklerden kaynaklanır. Kapasitif yükler, sistemdeki büyük, düzgün kapasitörlerin varlığından kaynaklanır ve bunlar doğal özellikleri nedeniyle güç ilk açıldığında daha büyük miktarda akım gerektirir. Öte yandan endüktif yükler, elektromanyetik indüksiyon kullanan endüktif parametrelere sahip bileşenlerden kaynaklanır. Bu yükler akımın gerilimin gerisinde kalmasına neden olarak başlatma sırasında önemli bir akım talebine yol açar. Aşağıda gösterilen bu tür tepe yüklerinin dalga biçimi genellikle elektromekanik motorlar, pompalar, fanlar ve solenoidlerin bulunduğu uygulamalarda gözlemlenir.

Neden tepe güç kapasitesine sahip bir güç kaynağı kullanılmalı?

Çoğunlukla, bu uygulamalar tarafından talep edilen tepe gücü, nominal güçten önemli ölçüde daha fazladır. Güç kaynağı normal seviyeyi aşan bir çıkış akımını uzun süre koruyamayacağından, Aşırı Akım Korumasını (OCP) tetikleyebilir. Bununla birlikte, tepe akımını düşük görev döngüleriyle tipik olarak mikrosaniyelerden saniyelere kadar değişen kısa süreler için sağlamak mümkündür.

Geleneksel güç tasarımı, sistem mühendisinin sistemi gerekli maksimum güce göre tasarlamasını gerektirir ve bu da sistemin boyutunun, ağırlığının ve maliyetinin en yüksek güç talebine göre belirlenmesine yol açar. Güç yoğunluğu arttıkça, sistem mühendisleri alan veya ağırlık kısıtlamaları içinde kalmak konusunda önemli zorluklarla karşılaşacaktır.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için alternatif bir yol, güç kaynağının tepe gücü yerine ortalama güç gereksinimi etrafında tasarlanmasını içerir. Bu yaklaşım, aşırı tasarım kısıtlamalarını önlemeye yardımcı olur. Ancak, sistem tarafından çekilen ortalama gücün güç kaynağının nominal güç kapasitesinin altında kalmasını sağlamak çok önemlidir. İşte örnek:

Bu durumda 160W'lık bir güç kaynağı yerine CINCON'un 160W tepe güç kapasitesine sahip CFM81S modelini tercih edebiliriz.

Pik yük uygulamaları için doğru çözüm nasıl seçilir?

Genel olarak, pik yük süresi birkaç milisaniye ile saniye arasında değişir. Pik yük talebi, süresine bağlı olarak iki türe ayrılabilir:

1. Birkaç milisaniye için tepe gücü

Güç kaynağı bu tür bir talep için tasarlanmadığında birkaç milisaniye süren bir tepe akımı sağlama zorluğunun üstesinden gelmek için, örneğin bu durumda basit çözüm, tepe güç gereksinimlerini karşılamak için bir kapasitörle birlikte CFM500M180'i kullanmaktır. Ancak bu güç sistemini yapılandırırken mühendis, güç kaynağının maksimum kapasitif yükünü dikkate almalı ve yükteki voltaj düşüşünün kabul edilebilir toleranslar dahilinde kalmasını sağlamak için kapasitörü uygun şekilde ayarlamalıdır.

Örneğin, tepe yükün 1kW talep ettiği ve 1ms sürdüğü, normal çalışmanın ise sadece 300W'a ihtiyaç duyduğu bir senaryoda, geleneksel yaklaşım, ortalama güç önemli ölçüde daha düşük olmasına rağmen güç kaynağını tam 1kW için yapılandırmak olacaktır. Buna karşın, önerilen yaklaşım, aşağıda gösterildiği gibi 1kW tepe yük talebini karşılamak için ek bir kapasitör ile birlikte 500W güç kaynağı kullanarak başarılı olduğunu kanıtlamaktadır.

∆V: izin verilen gerilim düşümü

Ip: tepe akımı

İçinde: normal akım

C: harici kondansatörün kapasitansı

2. Birkaç saniye boyunca en yüksek güç

Bazı üreticiler, önemli tepe akımları sağlamak için özel olarak tasarlanmış güç kaynakları tasarlama konusunda uzmanlaşmıştır. Bu güç kaynakları, aşırı akım korumasını tetiklemeden kısa süreler için nominal akımlarının %200 ila %300'ü arasında değişen bir tepe akımı sağlayabilir. Cincon, 25W ila 80W arasında 10 saniye boyunca tepe güç kapasitesine (%200) sahip bir dizi güç kaynağı sağlar. Tabloda ürün kombinasyonu gösterilmektedir:

 

Ayrıca, Aşırı Akım Koruması (OCP) ayar noktalarının çoğu nominal akımın yaklaşık %140'ına ayarlandığından, bazı güç kaynakları birkaç saniye boyunca ekstra %20 güç (OCP eşiğinin altında) sunacak şekilde tasarlanmıştır. Bu tasarım, aşırı akım korumasının etkinleştirilmesini önlemeye yardımcı olur. Aşağıdaki tabloda 130W ila 500W arasında 5 saniye boyunca en yüksek güç kapasitesine (%120) sahip Cincon AC/DC güç kaynakları gösterilmektedir.

Sonuç

Akıllı evler ve akıllı üretim gelişmeye devam ettikçe, çok sayıda elektromekanik uygulama genellikle kısa süreler için en yüksek akımlara ihtiyaç duymaktadır. Geleneksel PSU'ların aksine, pik yük özelliklerine sahip AC/DC güç kaynaklarının seçilmesi, daha düşük hacim, daha düşük maliyet ve daha az ağırlık gibi çeşitli avantajlar sağlar. Cincon, en yüksek güç taleplerini karşılamak için özel olarak tasarlanmış bir dizi güç kaynağı sunmaktadır. Bu güç kaynaklarını geliştirirken, amaçlanan yük gereksinimlerini dikkatle değerlendiriyoruz.

Bir pik güç projesinde yardıma ihtiyacınız varsa, lütfen bize ulaşmaktan çekinmeyin. Gereksinimlerinizi görüşmekten ve özel ihtiyaçlarınızı karşılamaktan memnuniyet duyarız. İletişim: office@vitecpower.com