電源と過酷な環境

この記事では、過酷な環境での電源、課題、ソリューション、および市販の製品について説明します。

電源の場合、過酷な環境では、湿度やほこりだけでなく、はるかに多くの問題が発生します。これらのアプリケーションに対応するには、産業環境の要求を満たす頑丈でありながら効率的な内部電源が必要です。

電源と過酷な環境

多くのアプリケーションは、産業用制御用のインバーターを含む一般的な産業環境で見られるものから始めて、内部の過酷な環境の電源を必要とします。このような電源は、CNCマシン、溶接機、ロボットアームなどのインテリジェントな製造を使用しています。

過酷な環境の電源は、電子交通管制や交通LEDディスプレイなどのミッションクリティカルなシステムを含む高度道路交通システムに適しています。環境保護システムには、空気、水、土壌の質、ごみの分別、分類の監視システムなど、過酷な環境電源も必要です。過酷な環境の電源のその他のアプリケーションには、自動保管キャビネット（Amazonドロップボックスや病院の医療用キャビネットなど）、充電パイル、バッテリー管理システムなど、さまざまな製品があります。

このようなシステムや機器の需要が高まるにつれ、過酷な環境で機能する信頼性の高い効率的な電源の必要性も高まります。

過酷な環境での電源の課題

上記のアプリケーションおよびシステム用の内部電源装置は、独自の一連の課題に直面しています。それらは、電源とそれが電力を供給する機器に深刻な損傷を引き起こす可能性のある重大な電圧変動、極端な電力サージ、および落雷の影響を受ける可能性があります。特に産業環境での過酷なEMIも深刻な懸念事項です（多くの発生源があるため、電磁干渉を回避することが難しい場合があります）。

多くの場合、電源装置は低温で効率的かつ効果的に起動できなければならず、動作温度の幅広い変動や高湿度によってもたらされる課題に直面する必要があります。電源装置自体にも、電力を供給するシステムに統合するために対処する必要のある冷却の問題がありますが、そのために利用できるスペースは限られています。

図1。 電源の過酷な環境要因

頑丈な電源の特徴

頑丈な電源装置は、安全かつ確実に機能するために、広い入力電圧範囲と過電圧およびサージに対する優れた耐性を備えている必要があります。

入力電圧定格を超えると、結果にコンポーネントとシステムの損傷または障害が含まれ、EMIフィルターの有効性が損なわれる可能性があることに注意してください。広い入力電圧範囲と強力な過渡保護回路により、電源は電力サージや電圧低下などの問題による変動に対応できます。

サージは配電盤で最も深刻であり、電源装置は、システム内の場所に適した過電圧カテゴリで評価する必要があります。図2を参照してください。

図2。 過電圧カテゴリ

また、広い動作温度範囲をサポートし、高湿度レベルに耐える必要があります。電源装置の最大動作温度を超えると、パフォーマンスの変化、コンポーネントの障害、および信頼性にすぐにつながる可能性があります。湿度は凝縮を引き起こす可能性があります。また、水は導電性と腐食性の両方を備えているため、湿度が高い場合でも、過酷な環境の電源装置は確実かつ予測可能に機能する必要があります。

さらに、最近のアプリケーションでは、薄型でコンパクトなサイズが求められます。これは、自由空気対流による冷却をサポートする耐久性のある材料で包む必要があります。もちろん、これは、該当する規格の要件を満たし、適切な認定を取得していることに加えてです。

CUI VGS100W過酷な環境電源

CUI VGS 100W製品シリーズは、最大110Wの出力を提供する単一出力のシャーシマウント内部AC-DC電源装置です。これらは、過酷な環境の産業用途向けに特別に設計されており、薄型で頑丈な金属ケースに収納されています。

CUI VGS 100W電源装置は、85〜305 VAC（120〜431 Vdc）の広い入力範囲を持ち、通常よりも強いサージ耐性を備えた入力過電圧カテゴリIIIに対応しています。カテゴリIIIとして、電源装置は、保護および制御パネル、ソケット、および電気的値を監視するための機器とともに使用するように設計されています。また、短絡過電流保護と出力過電圧保護も提供します。

産業用AC-DC電源は、129 x 97mmとコンパクトで、30mmのプロファイルが非常に低くなっています。前に述べたように、それらは対流冷却をサポートする丈夫な亜鉛メッキアルミニウム1100金属ケースに収納されています。また、-30°Cから70°Cの広い動作温度範囲と90％の最大動作湿度を備えています。追加オプションとして、これらの電源装置には、湿気、ほこり、およびその他の汚染物質による損傷から内部回路を保護する絶縁保護コーティングを施すこともできます。

CUI VGS 100W電源装置（図3）は、UL / EN / IEC 62368認定を受けており、IEC / EN 61558、IEC / EN 60335システム要件、およびCISPR / EN55032クラスB放射/伝導エミッション要件を満たすように設計されています。また、基本的な絶縁層と接地された導電性シャーシを備えたIEC安全クラスIです。基本的な絶縁が失敗した場合、危険な電圧を運ぶ導体は、高電圧との接触を防ぐためにシャーシによって接地されます。

図3。 CUIのVGS-100WシリーズAC / DC電源装置

産業用アプリケーションでの待機電力使用量を削減するために、この電源ラインは、0.3〜0.5Wの範囲の無負荷電力消費に適応できます。モデルによって異なります。効率は230VACで測定して85.5〜90.5％の範囲です。

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