通信、ネットワーキング、輸送システム用の電源の選び方

電気通信、ネットワーキング、または輸送機器用の電源を選択するということは、デューティ サイクルではなくサービスの継続性を指定することを意味します。負荷がオフになることはなく、入力がクリーンであることはめったになく、ユニットは何年も誰も開けないキャビネットに密閉されていることがよくあります。それによって優先順位が変わります。入力範囲とホールドアップ時間は効率より優先され、冗長トポロジはシャーシ形式より優先され、実際の内部周囲環境でのディレーティングによってワット数が決定される頻度は、銘板の定格よりもはるかに高くなります。このガイドでは、これら 3 つのアプリケーション ファミリが実際に課す要件を示し、次に、見積をリクエストする部品番号を決定する要素について説明します。

重要なポイント

• サービスの継続性が設計目標です。 これらの負荷は継続的に実行されるため、ピーク効率ではなく可用性が仕様を決定します。

• 入力範囲は最初のフィルターです。 テレコム DC プラント、車両システム、産業用主電源はすべて異なるウィンドウを表示します。ある供給源が適合するものは、他の供給源にも適合することはほとんどありません。

• ホールドアップ時間は必須であり、ボーナスではありません。 実際の負荷で測定して、負荷が安全にシャットダウンできるまでに必要な時間をカバーする必要があります。

• 冗長性は別のコンポーネントです。 1+1 と N+1 は、電源の並列接続だけではなく、冗長モジュールを使用して実現されます。

• 密閉されたキャビネットの周囲で定格を下げます。 使用可能な出力は室温ではなく内部温度によって決まります。

• サプライヤー自身の宣言により適合性を確認します。 標準は最終機器に適用され、その範囲は想定されるのではなく検証される必要があります。

これらのシステムが電源に求めるもの

連続使用により仕様が変わるのはなぜですか?

通信ラック、集約スイッチ、または信号キャビネットは 1 日 24 時間稼働しているため、1 時間のダウンタイムはスケジュール上の不便さではなく、サービス イベントです。これにより、変換効率から熱マージン、保護動作、入力外乱時に動作を継続する能力に重点が移ってきました。保護しきい値は効率曲線よりも重要です。たとえネームプレートの効率が優れていたとしても、短時間の入力低下でトリップする電源はアプリケーションに適合しません。その関係の背後にあるメカニズムについては、 スイッチング電源がシステムの信頼性をどのように向上させるかについてのガイドで説明されています。.

入力許容範囲はどれくらい必要ですか?

公称値よりも幅が広い。 48V の通信 DC プラントは 48V に近い電圧を保持しますが、正確には保持できません。また、24V の産業用バスは充電中に電圧が上昇し、負荷がかかると電圧が低下します。輸送時には、電源はバッテリーであり、その端子電圧は充電と放電のサイクル全体にわたって実質的に変化します。システムが提供できる最小値と最大値を書き留めてから、そのウィンドウに対して余裕を持って選択してください。公称電圧のみで指定された電源では、最も都合の悪い瞬間にドロップアウトしてしまいます。

なぜ過渡現象とサージが仕様を左右するのでしょうか?

電源は外乱が最初に到達するコンポーネントであるためです。このポートフォリオで公開されている仕様では、サージ電流は 115 VAC で 20 A、230 VAC で 40 A となっており、突入動作は上流の保護によって許容される必要があります。より広い入力許容誤差と PFC フロントエンドの両方が役立ちます。 通信用の 1000W 調整可能な PFC 電源は 、47 ～ 63 Hz で 110 ～ 240 VAC の入力範囲、1008 W の最大出力電力、24 V ～ 150 V の調整ウィンドウ全体で 6.7 A ～ 42 A の出力電流範囲、88.3 ～ 91 % の変換効率、および少なくとも MTBF を実現します。 720,600時間。 DC 側にも同じロジックが適用されます。テレコム レールに電力を供給する降圧コンバータは、バスに存在する過渡現象を負荷に伝達することなく耐える必要があります。

選択寸法

実際に荷物にどれくらいのホールドアップ時間が必要ですか?

ホールドアップ時間は、定義された負荷で見積もられた、入力が除去された後に電源が出力を維持する間隔です。公開されている例の 1 つは、全負荷時に 230 VAC で 60 ms、115 VAC で 12 ms のホールドアップ時間を指定しています。重要な数値は、負荷が安全なシャットダウンを完了するか、冗長フィードに引き渡すまでに必要な時間であり、データシートに記載されている最大の数値ではありません。負荷が増加するとホールドアップが短くなるため、最初にその要件を測定または計算してから、実際の負荷で公表されている数値と比較します。

1+1 または N+1 — どちらの冗長トポロジが適していますか?

1+1 では、どちらか一方が全負荷を支えることができるサイズの 2 つの電源を使用し、簡単な配線で単一の障害に対する保護を提供します。 N+1 は、負荷に N 個の電源と 1 個の予備を使用します。これは、負荷が複数のコンバータに分散されている場合、または大規模な設置でシステムが 1 つの障害を中断せずに許容する必要がある場合に通常選択されます。どちらも出力を切り離すための冗長モジュールが必要です。DC 12V、24V、または 48V で動作する専用の 20A DIN レール モジュールは、1+1 および N+1 構成をサポートします。デカップリングなしで 2 つの電源を並列に配線すると、トポロジーが想定する分離が実現されません。

密閉されたキャビネット内でどのように定格を下げるのですか?

内部周囲環境でのディレーティング曲線を読み取り、その曲線が強制エアフローの有無で見積もられているかどうかを確認します。このポートフォリオで公開されている例では、動作温度が -25 °C ～ +50 °C で、50 °C を超えるとディレーティングされると記載されており、この数値は動作限界ではなく、読み取るべき曲線であることがわかります。密閉された屋外キャビネットでは、内部の雰囲気が外気よりかなり高い場合があるため、計算への正しい入力は、取り付け位置で測定されたキャビネット温度です。ラック型キャビネット ビルドの場合、 キャビネット ビルド用の DIN レール電源は 同じロジックに従い、多くの場合 DC 分配層を形成します。

絶縁とEMIの要件は何が変わりますか?

絶縁要件は、優先順位からではなく、機器の接地配置から決まります。負荷がソースと基準を共有してはいけない場合は、絶縁コンバータが必要です。ラックがすでに共通の基準を提供している場合、非絶縁コンバータが経済的な選択であり、節約分は代わりにエンクロージャの保護に当てられます。48V ～ 13.8V のテレコム DC-DC コンバータ がその用途の標準パターンです。 EMI 側では、力率補正を備えた電源はより低い高調波電流プロファイルを示し、これにより最終機器レベルでの議論が簡素化され、このポートフォリオの 通信および産業用グレードの電源は AC 入力と DC 入力の両方の構成をカバーします。

どのアラームと監視機能が重要ですか?

無人サイトの場合、その答えは、リモート オペレータが電源障害と負荷障害を区別できるようにする機能です。このポートフォリオで公開されている保護セットには、短絡、過負荷、過電圧、過熱、ファンの故障、不足電圧が含まれており、ファンの故障または不足電圧のフラグによって、ユニットが劣化しているのか、完全に故障しているのかがわかります。部品番号を確定する前に、監視システムがどの信号を消費できるかを決定してください。

どの基準とコンプライアンス手順が適用されますか?

規格は個別の電源ではなく最終機器に適用されるため、コンプライアンスに関する質問は製品のカテゴリから始まります。たとえば、情報通信技術機器の IEC/EN 62368-1 や、漏れ電流の制約が追加される医療規格 IEC/EN 60601-1 (該当する場合) です。公共の低電圧電源に接続された機器の高調波電流放出は、IEC 61000-3-2 に該当します。いずれの場合も、データシートの概要からコンプライアンスを推測するのではなく、サプライヤーに独自の宣言を依頼し、それをプロジェクト ファイルに保管してください。

表 1: アプリケーション別の要件プロファイル

表 2: 製品および定格の適用範囲

上の図は、公表されているシリーズ名および仕様表から引用したものです。ご注文前にデータシートで正確なモデル、入力ウィンドウ、ディレーティングカーブをご確認ください。

実践例: ホールドアップ時間と冗長性のサイジング

負荷を低下させることなく単一電源障害に耐える必要がある 48V テレコム ラック給電について考えてみましょう。この場合、負荷は制御されたシャットダウンを完了するまでに 15 ミリ秒を要し、48V で 20A を消費します。

ステップ 1 — 負荷を電力に変換します。 48V、20Aの場合、負荷は960Wです。

ステップ 2 — 入力ウィンドウを確立します。 DC プラントが提供できる最小値と最大値を確認し、公表されている入力範囲が両端を余裕を持ってカバーする電源を選択します。

ステップ 3 — ホールドアップ時間を要件と比較します。 公表されているホールドアップは全負荷および特定の入力電圧で見積もられており、負荷が高くなると短くなります。負荷における公開された数値が負荷に必要な 15 ミリ秒をカバーしていない場合は、わずかに大きな電源を受け入れるか、負荷に静電容量を追加します。ただし、見出しの数値ではなくデータシートからマージンを決定します。

ステップ 4 — 冗長トポロジを選択します。 中断のない動作が必要な単一負荷の場合、各電源の定格が最大 960W の 1+1 が簡単な答えです。 N+1 は、負荷が複数のフィードに分割される場合に関連します。

ステップ 5 — デカップリング コンポーネントを追加します。 電源あたり 20A を超える定格の冗長モジュールを指定し、その電圧降下がステップ 3 で計算したマージンを消費しないように、負荷でのその公開された電圧降下と効率を確認します。

例示的な方法のみ。 SMUN 製品仕様ではありません。

見積もりを依頼する前の調達チェックリスト

1. 入力ウィンドウ — ソースが表示できる最小値と最大値（マージンあり）。

2. 内部周囲環境 — 密閉キャビネット内の取り付け位置で測定。

3. 負荷プロファイル — 連続電流、突入電流、入力損失時に負荷が必要とする時間。

4. 冗長トポロジ — 1+1、N+1、またはなし、およびデカップリング モジュール定格。

5. 監視信号 — システムが消費できる障害フラグ。

6. コンプライアンスの範囲 — 最終機器を管理する標準、および必要なサプライヤーの宣言。

結論

テレコム、ネットワーキング、および輸送用の電源は可用性を考慮して選択され、可用性は固定順序の 4 つの決定から構築されます。それは、電源が示す入力ウィンドウ、負荷が必要とするホールドアップ時間、サービス レベルが要求する冗長トポロジ、および設置された環境が残す熱マージンです。効率とコストは、決定を先導するのではなく、決定に従います。

このカテゴリで最も一般的な仕様エラーは、銘板の定格を利用可能な出力として扱うことです。密閉された屋外キャビネット内の +50 °C 定格の 2000 W ユニットは、キャビネットが到達する内部周囲環境では 2000 W ユニットではありません。測定温度でのディレーティングカーブを読み取ることで、銘板が成果物の数値に変換されます。

見積もりをリクエストする前に、入力ウィンドウ、内部環境、ホールドアップ要件、および冗長モジュールが対象かどうかを確認してください。これら 4 つに答えると、通常、2 つまたは 3 つの部品番号からなる候補リストが作成されます。

よくある質問

Q: どのくらいの保留時間を指定すればよいですか?

A: 制御されたシャットダウン、冗長フィードへのハンドオーバー、または短い外乱の乗り越えなど、入力が失われた後に負荷が完了しなければならないことをすべてカバーするには十分です。負荷が増加するとホールドアップが短くなるため、実際の負荷と入力電圧で公表されている数値を比較してください。

Q: 冗長性のために 2 つの同一電源を並列接続できますか?

A: 出力を直接配線することはできません。冗長性を確保するには、障害が発生したユニットが共有レールを引き下げることができないようにデカップリングが必要です。電源あたりの電流を超える定格の専用冗長モジュールが、1+1 および N+1 構成にその機能を提供します。

Q: 定格ワット数が高いほど、常に熱マージンが大きいことを意味しますか?

A: いいえ。定格は定義された周囲条件および負荷条件で見積もられており、内部温度が上昇すると達成可能な出力は低下します。密閉キャビネットでは、銘板の数値ではなく、測定された内部周囲環境での軽減曲線によって、ユニットが提供できるものが決まります。

Q: PFC フロントエンドは通信機器に必要ですか?

A: 適用性は、機器クラス、入力電流、および製品を管理する高調波電流制限のエディションによって異なります。 IEC 61000-3-2 は、公共の低電圧電源に接続された機器の高調波電流の放出に対処しています。 PFC フロントエンドは、これらの制限を満たすための一般的な手段であり、同じ出力電力での入力電流も低減します。

Q: どの障害信号を調べればよいですか?

A: リモート オペレータが電源障害と負荷障害を区別できるようにするものです。このポートフォリオで公開されている保護セットには、短絡、過負荷、過電圧、過熱、ファン障害、不足電圧が含まれており、ファン障害と不足電圧フラグは通常、無人のサイトで最も役立ちます。