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高峰值功率AC-DC電源供應器應用與產品選用: HRP-N3系列


文: 朱月凱/技服中心
zhuyk@meanwell.com.cc

隨著社會經濟發展及工業進步，直流馬達越來越被廣泛應用到電器產品及工業設備中，例如工業自動化設備、ATM設備、數鈔機與印表機設備等；當電源供應器輸出是連接電感性或電容性負載應用，或是需要驅動多台內建DC-DC轉換器設備時，電源供應器需要提供數倍於額定電流的能量來啟動設備。為了滿足該特性，通常有以下幾種解決方案。
  1. 更換更高功率規格電源供應器: 當負載為3倍啟動電流的150W直流馬達，一般需要購買450W的AC-DC電源供應器來滿足需求，但這對系統而言算是過設計，造成成本增加與空間浪費。
  2. 並聯更多電源供應器: 購買多台電源供應器並聯來驅動設備，但多台電源供應器會壓縮系統內部可用空間也提高成本。
  3. 優化系統: 優化負載啟動電流或設定時序依序啟動負載，但會額外增加成本，且可能影響到啟動特性。
可以瞬間提供設備峰值功率的高峰值功率電源供應器，這無疑才是最佳的解決方案。除了可有效降低成本、減少體積，且方便用戶端設備的安裝。

明緯針對高峰值產業應用推出HRP-N3系列單組輸出且內建功率因數修正的AC-DC電源供應器，該系列電源供應器有150W/300W/600W三種功率機型，最高可提供5秒350%的輸出電流。

峰值功率定義與計算: 產品搭配負載需符合以下條件限制。





 



圖1 高峰值週期圖

計算範例:
數鈔機電機馬達瞬間功率需求24V/800W，持續時間<5秒，佔空比為10%。

  1. 依瞬間功率需求，產品初步有以下選擇: HRP-600N3-24、HRP-600N-24、HRP-300N3-24，由最低額定功率選擇開始計算並確認是否符合需求
  2. 依產品規格與高峰值功率與週期對應曲線(圖2)計算


若你選用其他佔空比，則可依據曲線並利用內插法計算出相對應的高峰值功率   
    3. 結論:
  • 在降低成本與減少空間前提下，系統建議採用200Vac以上供電，選用HRP-300N3-24。如果需要全電壓輸入範圍系統，需選用更高額定功率產品進行計算(HRP-600N-24全電壓輸入範圍可提供至900W峰值功率)。
  • 800W峰值功率持續時間<5秒，距離下次峰值功率輸出需間隔45秒以上。
  • 非峰值狀態功率上限為284.4W。


圖2 HRP-300N3高峰值功率與週期對應曲線

常見應用案例：

案例一：工業機器手臂
工業機器手臂是一種模擬人臂功能的機械電子裝置，可替代人力完成許多繁複的作業要求。隨著工業自動化的進程加速，其應用也日益廣泛。機器手臂中用到直流馬達作為其運動位移的驅動，來完成諸多動作。而明緯的HRP-N3系列電源最高可提供持續5秒的350%峰值功率供直流馬達完成高可靠度的暫態啟動，消費者無需再花費過高的價格購買大功率電源。

 


圖3 應用於機器手臂示意圖

案例二：大型印表機應用
大型印表機的滾軸使用馬達驅動，設備正常列印時功率僅幾百瓦，但是驅動滾軸的馬達啟動瞬間功率會達到一千瓦以上，此應用條件下採用HRP-600N3機型可完美解決此問題，避免功率浪費。

 


圖4 大型印刷機

圖片來源:
1. 高峰值功率電源供應器
 
2. 大型印表機