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Razones para usar un circuito de controlador OR de diodo ideal, en aplicaciones de alimentación de potencia redundante N + 1 con sistemas de alta disponibilidad
Los sistemas de alta disponibilidad a menudo emplean módulos de fuente de alimentación conectados en paralelo para lograr redundancia y mejorar la fiabilidad del sistema.
Los diodos ORing han sido un medio popular de conectar estos suministros a un punto de carga. La desventaja de este enfoque es la caída de tensión directa y la pérdida de eficiencia resultante.
Esta caída reduce el tensión de alimentación y disipa una potencia significativa.
Reemplazar los diodos Schottky con MOSFET de canal N reduce la disipación de potencia y elimina la necesidad de costosos disipadores de calor o grandes diseños térmicos en aplicaciones de alta
potencia.
En el circuito del controlador OR de diodo ideal (diodo ideal activo ), se efectúa el seguimiento de la tensión a través de la fuente y el drenaje a través de las clavijas IN y OUT, y la clavija GATE
impulsa los MOSFET para controlar su funcionamiento. En efecto, la fuente y el drenaje del MOSFET sirven como ánodo y cátodo de un diodo ideal.
En caso que se produzca un fallo en la fuente de alimentación, por ejemplo, si la salida de una fuente completamente cargada se cortocircuita repentinamente a tierra, la corriente inversa fluye
temporalmente a través de los MOSFET que están ENCENDIDOS. Esta corriente se obtiene de cualquier capacitancia de carga y de otros suministros. El diodo ideal activo responde rápidamente a
esta condición apagando los MOSFET en aproximadamente 0,5 µs, minimizando así la perturbación y las oscilaciones en el bus de salida.
Al usar diodos Oring para conectar en paralelo dos o más módulos de fuente de alimentación de 24 VDC para redundancia, se usa un diodo Schottky para cada módulo. La caída de tensión en el
diodo puede alcanzar aproximadamente 0,8 V a 50 A, lo que significa una disipación de aproximadamente una disipación de 40 W para cada módulo. Por lo tanto, si se utilizan seis módulos en
paralelo de 50 A para una redundancia total de 150 + 150 A, se disipa una potencia total de aproximadamente 240 Wpara este propósito. Esto reduce la eficiencia, la fiabilidad y aumenta el espacio
para los disipadores de calor. Además, en caso de fallo del módulo, los diodos tardan en recuperarse y, en consecuencia, no protegen la carga de los transitorios durante la operación de respaldo.
Para evitar todos estos problemas G.M. International ha introducido, en el nuevo sistema de alimentación de potencia PSS1250, el uso dediodos ideales activos .
La resistencia de los MOSFET paradiodos ideales activoses de aproximadamente 1,2 mΩ, lo que da como resultado una disipación de 3,6 W para cada módulo de potencia. Por lo tanto, si se utilizan
seis módulos en paralelo de 50 A para redundancia total de 150 + 150 A, se disipa una potencia total de aproximadamente 22 Wpara el propósito que resulta en aproximadamentediez veces
menosdisipación en comparación con la solución de diodos Schottky.
Esto aumenta la eficiencia, la fiabilidad y reduce el espacio para los disipadores de calor.
Este circuito también proporciona cambios de tensión muy suaves sin oscilaciones con un apagado rápido, lo que minimiza los transitorios de corriente inversa.
Ajuste de tensión de salida -Indicaciones de fallo - Información de diagnóstico
Para cada módulo de potencia PSM1250, la tensión de salida se puede configurar en 24 Vdc + 18%; -14% a través de un trimmer del panel frontal.
El umbral de bajada de tensión se establece en 19,5 V, mientras que el umbral de subida de tensión se establece en 29,5 V.
Un LED verde de encendido en el panel frontal indica que se aplica tensión de red al módulo de potencia y que la tensión de salida de DC normal está presente en el bus de salida de DC.
Módulo de potencia Las condiciones de fallo se señalan abriendo el contacto del relé NE (contacto cerrado en condición normal), ubicado en el bloque de terminales de "fallo" de la placa de circuito impreso del
panel posterior.
Los fallos pueden ser:
•
Bajada de tensión Vout <19,5 V.
•
Subida de tensión Vout> 29,5 V.
En ausencia de fallo por subida o bajada de tensión, el LED verde de encendido está ENCENDIDO si la tensión de salida está dentro del intervalo de 19,5 V - 29,5 V.
Si la tensión de salida es inferior a 19,5 V, el LED verde de encendido parpadea y mantiene esta condición siempre que la tensión de salida supere los 20 V.
Si la tensión de salida supera los 29,5 V, el LED verde de encendido está apagado y mantiene esta condición siempre que la tensión de salida sea inferior a 29 V.
Después de un fallo por subida o bajada de tensión, al volver al estado normal, el LED verde de encendido está encendido si la tensión de salida está dentro del intervalo de 20 V - 29 V.
La comunicación con seis (para PSS1250-7) o dos (para PSS1250-3) módulos de potencia se logra a través del módulo de diagnóstico PSO1250 (solo para PSS1250 con sufijo -D), que incorpora una pantalla
táctil a color en el panel frontal. El módulo de diagnóstico puede consultar cada uno de los módulos de potencia (utilizando un bus interno patentado) y leer datos como tensión, corriente y potencia de entrada/
salida; frecuencia de línea de entrada; porcentaje de distribución de corriente de salida; temperatura interna; estado de alarma (subida o bajada de tensión, ausencia de línea AC, etapa interna de PFC o PWM
en estado APAGADO, alta temperatura interna, mal funcionamiento de los ventiladores). Esta información está disponible a través de la pantalla LCD del panel frontal y externamente a través de Modbus RTU
en el relativo bloque de terminales de montaje en pared.
El estado de alarma de uno o más módulos de potencia se señaliza abriendo el contacto del relé NE (contacto cerrado en condición normal), ubicado en la placa de circuito impreso del panel posterior "Comm.
Bloque de terminales de fallo". El módulo de diagnósticono interfierecon la seguridad funcional del sistema de potencia. El sistema de energía puede funcionar perfectamente sin el módulo de diagnóstico y
cualquier fallo del módulo de diagnóstico no afecta el rendimiento del sistema, la fiabilidad y el nivel SIL de las aplicaciones de seguridad funcional.
Dimensiones totales del panel posterior de PSS1250-xx-7-1/2/3/4-D (para montaje en la pared en un armario):
El siguiente diseño con dimensiones totales (mm) solo es aplicable a los tipos: PSS1250-HS-7-1/2/3/4-D y PSS1250-7-1/2/3/4-D.
El panel posterior se fija a una pared vertical en un armario mediante cuatro tornillos a través de cuatro orificios de 7,00 mm de diámetro que se muestran en el diseño.
El panel posterior solo debe instalarse como se indica en el siguiente diseño. En el panel posterior se fija la placa de circuito impreso del panel posterior mediante seis tornillos.
IZQUIERDA
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ABAJO
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CHA
G.M. International DTS1542-02 Página 4/17
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