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Aplicaciones De Fuentes sin ventilación forzada Mean Well UHP-1000

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La serie UHP-1000 de MEAN WELL ha sido diseñada para proporcionar una solución sin ventilador. Este diseño único resuelve los problemas de entrada de polvo, reduciendo de manera efectiva la frecuencia de mantenimiento del equipo. Estas fuentes están perfectamente adecuadas para equipos de interior que necesiten de un funcionamiento silencioso. Sus altas prestaciones y funcionalidades hacen que se puedan utilizar en diversas aplicaciones que a continuación detallamos en profundidad, así como ejemplos de aplicación.

El control adaptativo y la flexibilidad de disipación del calor de las UHP-1000 hace que sean ideales desde aplicaciones industriales de tensión constante hasta sistemas de carga. Su diseño semi-encapsulado hace que esta fuente de alimentación sea resistente a las vibraciones y evite la entrada de polvo, alargando considerablemente en el tiempo su vida útil. Cumple con las certificaciones internacionales IEC / EN / UL 62368-1, y las normativas EN61558-1 y EN60335-1. También es capaz de funcionar hasta alturas de 5000m y trabaja en un amplio rango de temperatura (desde -30°C hasta +70°C), con rango de entrada. Los rangos de tensión de salida (12V-24V-36V y 48V) las hacen adaptables a varios sistemas.
Salida programable:
Junto con la señal DC OK, el control remoto ON-OFF y una salida auxiliar de 12V, las fuentes UHP-1000 también incluyen funciones de tensión programable (PV) y corriente programable (PC), lo que permite un amplio rango de tensión de salida, con control fijo o dinámico para se adapta a la mayoría de las aplicaciones. Por ejemplo, una cámara con control térmico puede detectar la temperatura y ajustar la tensión de salida de la fuente de alimentación para controlar el elemento calefactor. La corriente programable puede ser útil para aplicaciones de carga o control de LEDs.
Como se muestra en la Figura 2, la tensión de salida se puede ajustar con una señal externa de CC de 2,5V a 6V, lo que permite un ajuste adicional del 50% al 120% del voltaje de salida nominal. Cuando se utiliza el control fotovoltaico, la corriente de salida máxima se adapta automáticamente teniendo en cuenta la tensión de salida establecida para evitar sobrepotencia o sobrecalentamiento.

Fig 2: Control fotovoltaico y curva de reducción automática


El modo PC puede limitar la corriente hasta un 20% de la corriente de salida nominal (Figura 3). Muchas aplicaciones, como motores o cargas capacitivas, crean altas corrientes de irrupción. El control por PC es particularmente útil para limitar esta corriente de entrada a un cierto valor de corriente constante determinado por el usuario. El control de corriente programable también es adecuado para otras aplicaciones que requieren un funcionamiento de corriente constante, como la iluminación LED para el ajuste de brillo o los sistemas de carga.

Fig 3: Programación de la corriente de salida


Es posible una combinación de controles fotovoltaicos y de PC, lo que hace que las UHP-1000 sean flexibles y adecuadas para aplicaciones de carga (véase el ejemplo de aplicación 1), así como para aplicaciones con altas corrientes de entrada (véase el ejemplo de aplicación 2).
Vibraciones y golpes:
El formato caja semi-encapsulada de aluminio nos ofrece como resultado un diseño mecánico fuerte y fiable, capaz de soportar vibraciones 5G que satisfacen la alta demanda en términos de resistencia a golpes y vibraciones en la industria automotriz.


Consideraciones térmicas y guía de diseño:
La caja de aluminio ha sido especialmente concebida para disipar de forma eficiente el calor generado, evitando la necesidad de utilizar ventiladores integrados. Esto aumenta considerablemente la vida útil y la fiabilidad de estos dispositivos, al tiempo que lo hace adecuado para aplicaciones sensibles al ruido audible y entornos propensos al polvo. La gestión térmica optimizada permite lograr un diseño de bajo perfil de 41mm junto con una alta densidad de potencia. Su forma delgada permite insertarla en aplicaciones con espacios limitados.
Para aprovechar al máximo el potencial de las UHP-1000, se debe prestar especial atención al método de enfriamiento. Hay muchas opciones disponibles, lo que hace que se integren, sin problema, en sistemas ya existentes:
1. Refrigeración por convección:

Fig 4: Curva de reducción de potencia de refrigeración por convección

El enfriamiento por convección del aire es la forma más conveniente de disipar el calor generado durante el funcionamiento de la fuente de alimentación. No requiere ventilador, por lo que no hay emisión de ruido audible ni ingreso forzado de polvo dentro de la fuente. Esta solución es viable para cargas que consumen menos del 60-70% de la potencia nominal. Para permitir el flujo de aire natural fuera de la unidad, debe respetarse una distancia libre de 10cm por encima de ella. Para una mayor demanda de energía, el enfriamiento por aire forzado y el enfriamiento por conducción son más adecuados.
 
2. Refrigeración por aire forzado:

Fig 5: Curva de reduccin de potencia de refrigeración por aire forzado

Si surge la necesidad de una mayor potencia, la refrigeración por aire forzado es una opción. Agregar un ventilador externo al costado de las UHP-1000 permitirá una mejor disipación del calor. A continuación, se muestra una instalación sugerida:

Fig 6: Configuración del ventilador

Esta solución puede aprovechar un ventilador ya existente en su instalación, siempre que proporcione suficiente flujo de aire para mantener la unidad a una temperatura comprendida dentro de su rango de operación.
3. Refrigeración por conducción:

Fig 7: Curva de reducción de potencia de refrigeración por conducción


Este método de enfriamiento está particularmente adaptado a situaciones con alta demanda de energía y cuando no se desea el uso de un ventilador. Las UHP-1000 deben fijarse a una gran masa metálica que pueda ayudar a la unidad a absorber y disipar el calor. Hay muchas opciones disponibles, entre las que se muestra un diseño de referencia que utiliza una placa de aluminio:


Fig 8: Configuración de la placa de aluminio

El método de enfriamiento por conducción puede ser muy conveniente si la fuente puede montarse directamente sobre un chasis de metal siempre que la superficie sea lisa y esté cubierta con una capa fina de grasa térmica.

Verificación del diseño térmico:

No importa cuál sea la solución seleccionada, aquí hay una forma sencilla de verificar que el método de enfriamiento elegido está adaptado:

Fig 9: Curva de reducción de la temperatura de la carcasa


La medición de la temperatura de la carcasa (en el punto Tc, que se muestra a continuación) después de algunas horas de funcionamiento es un buen indicador de la fiabilidad del diseño de refrigeración: siempre que la temperatura no se acerque a 80-90°C, el diseño térmico es válido.


Fig 10: Ubicación del punto Tc



Otro factor importante a tener en cuenta es la temperatura ambiente. Para todos los métodos de enfriamiento, si la temperatura ambiente alcanza los 40-50°C, el usuario debe limitar la potencia extraída de las UHP-1000 de acuerdo con las curvas de reducción. Si es necesario, se recomienda actualizar a productos de mayor potencia para garantizar la fiabilidad del sistema.

Ejemplos de aplicación:


1. Aplicaciones de carga:


La versatilidad de las fuentes UHP-1000 permite su uso para muchas aplicaciones de carga: desde baterías de plomo-ácido hasta bancos de supercondensadores. Se pueden adaptar de manera eficiente y confiable a cada situación:

Batería de ácido sólido:

A continuación, se muestran las clasificaciones de una batería de plomo-ácido de 12V/200Ah como ejemplo.

 

-Operación de carga de tensión constante: el nivel de tensión de carga constante debe establecerse en 14,4 V con la ayuda del potenciómetro integrado o con control de PV.
-Funcionamiento de corriente constante: según las especificaciones de la batería, la corriente de carga máxima es de 60A. Por lo tanto, el control de la PC debe establecerse en 60A aplicando un voltaje externo de 4.5V a los pines de la PC.
-Operación flotante: la tensión de carga debe reducirse a 13,6V. Esto se puede hacer bajando el potenciómetro integrado SVR o aplicando un voltaje externo de 5.6V a los pines PV.
Bancos de supercondensadores:
Con respecto a los bancos de supercondensadores, se debe prestar atención a la capacidad máxima del banco. Si la capacidad del banco excede estos valores, la fuente de alimentación entrará en el modo de protección de baja tensión debido al bajo voltaje impuesto al comienzo del proceso por el banco descargado, y se apagará después de 3s.

Versión UHP-1000
Capacidad máxima (1)
12V
114F
24V
33F
36V
15F
48V
10F

Tabla 1: Capacidad máxima del banco de supercondensadores

Nota 1: Valores dados para una carga de corriente constante del 110% de la corriente de salida nominal, con el banco de condensadores conectado directamente a la UHP-1000, sin dispositivo limitador de corriente.

2. Elemento calefactor:

La cantidad de calor generado por el elemento calefactor se puede controlar convenientemente usando la función PV. De hecho, la potencia disipada por un elemento resistivo es P = V² / R, por lo que la tensión de salida se correlaciona directamente con la cantidad de calor producido. Esto puede ser particularmente útil cuando el sistema necesita diferentes etapas de calentamiento, con diferentes temperaturas.

Además, la mayoría de los elementos calefactores tienen la característica de presentar una resistencia extremadamente baja en el arranque, lo que conducirá a una alta corriente de entrada. La UHP-1000 ajusta automáticamente la corriente de entrada al 105-120% de la corriente de salida nominal siempre que dure menos de 3s. De lo contrario, la unidad entrará en el modo de protección contra sobrecarga y se apagará después de 3 segundos.

Autor: Mathis Picot / Centro de Servicio Técnico de MW
Traducción: Departamento de Marketing de Electrónica OLFER

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