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DC 전원 공급 장치에서 일정한 전원 전압 및 전류 범위의 이점

정전원 DC 전원 공급 장치

상수 전력이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치는 역사적으로 와트 단위의 포인트 정격 전력 출력 기능이 특징입니다. 포인트 정격은 전원 공급 장치에서 사용 가능한 최대 전력 출력이 하나의 작동 지점에서만 가능하다는 것을 의미합니다. 이 전력 출력 지점은 DC 전압과 DC 전류 출력이 모두 각각의 사용 가능한 범위의 최대 설정에 있는 곳입니다. 예를 들어, 전압 범위가 0 ~ 250Vdc인 10kW 공급장치는 부하 전류가 40Adc인 경우에만 10kW 출력을 공급할 수 있습니다. 최종 사용자를 위해 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치를 설계하는 이 방법의 의미는 두 가지입니다:

1. 선택한 전원 공급 장치는 항상 테스트 대상 장치의 실제 전력 요구 사항보다 큰 크기를 선택해야 합니다. 따라서 대부분의 경우 전원 공급 장치는 최대 전력, 전압 및/또는 전류 정격 이하로 사용됩니다.

2. 일단 선택하면 DC 전원 공급 장치를 사용할 수 있는 애플리케이션의 범위는 전력 및 전압 범위에 따라 제한됩니다. 앞의 예에서 250Vdc 전원 공급장치는 250Vdc 이상의 출력이 필요한 애플리케이션에는 사용할 수 없습니다.

이러한 포인트 등급으로 인해 프로그래밍 가능 전원 공급 장치 제조업체는 특정 전원 공급 장치 모델 범위에서 많은 수의 전압 범위 모델을 제공하며, 때로는 한 모델 시리즈에 20가지의 전압 범위 모델을 제공하기도 합니다. 이로 인해 제조 시 규모의 경제를 활용할 수 있는 능력이 분명히 제한되어 제품 비용이 높아지고 최종 사용자 가격이 높아집니다. 최종 사용자는 수십 년 동안 이러한 제한을 감수해야 했지만 전력 변환 기술의 새로운 발전으로 이러한 제약이 일부 해소되고 있습니다.

일정한 전력 범위 설계

그림 1: DCS360-80-4 DC 전원 공급 장치

고정밀 회로와 향상된 분해능 제어 및 측정 기술을 사용하는 최첨단 프로그래밍 가능 전원 공급 장치 설계는 더 이상 최종 사용자가 다양한 정격 모델 중에서 선택하도록 강요하지 않습니다. 대신, 이러한 새로운 전원 공급 장치는 주어진 전력 수준에서 더 넓은 전압 및 전류 범위를 제공하며, 경우에 따라서는 두 가지 비율이 3 대 1이 되기도 합니다. 이에 대한 좋은 예로 적응형 전원 시스템 DCS 시리즈의 정전원 프로그래밍 가능 DC 공급장치를 들 수 있습니다. DCS 공급 장치의 전압 및 전류 범위는 단일 최대 전력 출력 설정 지점으로 정의되지 않고 광범위한 설정에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 10kW DCS360-80 모델은 0 ~ 360Vdc 전압 범위를 제공하는 동시에 0 ~ 360Adc 전류 범위를 지원하며, 이 모든 것이 최대 출력 10kW에서 가능합니다. 따라서 섹션1.0의 원래 요구 사항인 250Vdc @ 40Adc뿐만 아니라 10,000/360 또는 27.78Adc에서 360Vdc 출력 및 166.67Vdc @ 60Adc 요구 사항도 쉽게 지원할 수 있습니다. 따라서 동일한 DC 전원 공급 장치가 훨씬 더 광범위한 애플리케이션을 지원합니다.

이 기능은 아래 그림 2에 나와 있습니다. 회색 영역은 10kW 포인트 정격 공급 장치의 작동 범위를 나타내며, 이는 동일한 정격 전력의 DCS 모델보다 훨씬 작습니다.
그림 2: DCS 시리즈 정전력 자동 범위 지정

정전력 범위 DC 공급장치의 비용 절감 효과

이러한 유연성 향상은 '기존' 프로그래밍 가능 DC 공급 장치를 사용할 때보다 상당한 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다. 이는 넓은 DC 입력 기능을 지원하는 DC/DC 컨버터와 같은 최신 전자 EUT를 다룰 때 특히 그렇습니다. 이러한 광범위한 작동 가능 디바이스의 개발 및 테스트를 지원하기 위해 최종 사용자는 지금까지 모든 설정을 지원하는 데 사용되는 DC 공급장치의 정격을 크게 늘려야 했습니다. 그 결과 유연성이 부족하여 주로 최대 용량에 훨씬 못 미치는 DC 공급 장치가 사용되었습니다. 이를 보다 명확하게 설명하기 위해 예시를 들어 설명하겠습니다.

예 1: 통신 DC/DC 컨버터 테스트

그림 3: 1600W DC/DC 컨버터
첫 번째 예에서는 일반적인 통신 DC/DC 컨버터의 모든 DC 입력 범위를 테스트하기 위해 어떤 설정이 필요한지 알아볼 것입니다. 예를 들어, 7개의 서로 다른 DC 입력 범위를 가진 Vicor MegaPAC 컨버터를 사용합니다(그림 3 참조). 해당 공칭 입력 테스트 전압과 하한 및 상한 범위 테스트 값은 아래 표 1에 나와 있습니다.
표 1: DC/DC 컨버터 입력 전압 범위
가장 비용 효율적인 테스트 방법은 모든 입력 테스트 전압 및 전류 설정을 지원할 수 있는 단일 프로그래밍 가능 DC 전원 공급 장치를 사용하는 것입니다. 즉, 160A의 전류를 지원할 수 있는 100Vdc 전원 공급 장치가 필요합니다. 이는 표 2의 다양한 범위에 대한 낮은 라인 테스트 한계를 통해 알 수 있습니다.
표 2: 범위별 필수 테스트 전압 및 전류
대부분의 프로그래머블 DC 전원 공급 장치 제조업체는 100Vdc 모델을 제공하지만 공급 전압 범위의 10%인 10Vdc에서 160Adc를 얻을 수 있는지 확인해야 합니다. 여러 제조업체에서 제공하는 15kW 전원 공급 장치는 최대 150Adc만 지원하므로 일반적으로 20kW인 다음 사용 가능한 전력 레벨을 선택해야 합니다. 따라서 표 3에 표시된 몇 가지 가능한 기존 포인트 정격 DC 전원 공급 장치 선택이 남습니다.
표 3: 사용 가능한 포인트 정격 100V DC 전원 공급 장치
대형 20kW DC 공급 장치는 1600W 테스트 어플리케이션에 사용하기에는 비용이 많이 들고 분명히 크기가 크지만, 하나의 테스트 공급 장치에서 사용할 수 있는 유일한 방법입니다. 이를 정전압 범위 DC 공급 장치와 비교하면 전력 정격을 15kW로 낮출 수 있어 전원 공급 장치 비용을 약 40% 절감하고 필요한 테스트 전압의 두 배와 최저 테스트 전압에서 추가로 50A의 DC 전류를 제공할 수 있습니다. 또한 크기는 더 크지만 가격은 훨씬 저렴합니다. 또한 DCS200-210은 경쟁 제품 대비 절반의 랙 공간만 차지합니다. 비교는 표 4를 참조하십시오.
표 4: APS 정전원 DC 공급 장치

예 2: 태양광 인버터 테스트

또 다른 일반적인 테스트는 PV 인버터 테스트입니다. 제품 테스트 개발 시 DC 입력 전압을 제공하기 위해 실제 태양광 패널을 사용하는 대신 일반적으로 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치를 사용하여 PV 인버터 입력을 구동합니다. 주어진 하루 동안 환경 조건이 크게 달라질 수 있기 때문에 PV 인버터는 넓은 입력 전압 범위에서 작동하여 음영, 태양 각도 및 낮 동안 하늘을 가로질러 움직이는 태양의 강도를 수용하도록 설계되었습니다. 따라서 PV 인버터를 테스트하려면 광범위한 테스트 전압이 필요합니다. 이 예에서 사용된 PV 인버터의 사양은 아래 표 5에 나와 있습니다.
표 5: PV 인버터 DC 입력 사양
다시 말하지만, 520Vdc 최대 PV 입력 전압과 50Adc 최대 입력 전류를 감당하려면 점 정격 DC 전원 공급 장치의 정격이 30kW여야 합니다. 사용 가능한 모델의 몇 가지 예는 아래 표 6을 참조하세요.
표 6: 사용 가능한 포인트 정격 600V DC 전원 공급 장치
보시다시피, 이보다 훨씬 더 크고 비용이 많이 듭니다. 표 7에 표시된 DCS750-70을 사용하는 것과 대조해 보세요. 전력은 절반, 비용은 절반 이하일 뿐만 아니라 테스트 시스템에서 필요한 랙 공간의 ½ 또는 1/3만 차지합니다.
표 7: APS 정전원 DC 공급 장치

요약

APS DCS 시리즈와 같은 최신 설계의 정전원 DC 전원 공급기는 테스트 애플리케이션에서 비용과 공간을 절약할 수 있습니다. 또한 동일한 DC 전원 공급 장치가 기존의 포인트 정격 DC 전원 공급 장치보다 훨씬 더 광범위한 전압 및 전류 조합을 지원할 수 있으므로 R&D 실험실에서 더 많은 유연성을 제공합니다.
DCS 전원 공급 장치의 사용 가능한 전압, 전류 및 전력 조합에 대한 기술 정보 및 개요는 제품 정보 페이지(https://adaptivepower.com/products/dc-supplies/DCS-series/)를 참조하거나 Adaptive Power Systems 무료 전화 +1 (866) 517-8400으로 문의하세요.

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정전원 DC 전원 공급 장치

상수 전력이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치는 역사적으로 와트 단위의 포인트 정격 전력 출력 기능이 특징입니다. 포인트 정격은 전원 공급 장치에서 사용 가능한 최대 전력 출력이 하나의 작동 지점에서만 가능하다는 것을 의미합니다. 이 전력 출력 지점은 DC 전압과 DC 전류 출력이 모두 각각의 사용 가능한 범위의 최대 설정에 있는 곳입니다. 예를 들어, 전압 범위가 0 ~ 250Vdc인 10kW 공급장치는 부하 전류가 40Adc인 경우에만 10kW 출력을 공급할 수 있습니다. 최종 사용자를 위해 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치를 설계하는 이 방법의 의미는 두 가지입니다:

1. 선택한 전원 공급 장치는 항상 테스트 대상 장치의 실제 전력 요구 사항보다 큰 크기를 선택해야 합니다. 따라서 대부분의 경우 전원 공급 장치는 최대 전력, 전압 및/또는 전류 정격 이하로 사용됩니다.

2. 일단 선택하면 DC 전원 공급 장치를 사용할 수 있는 애플리케이션의 범위는 전력 및 전압 범위에 따라 제한됩니다. 앞의 예에서 250Vdc 전원 공급장치는 250Vdc 이상의 출력이 필요한 애플리케이션에는 사용할 수 없습니다.

이러한 포인트 등급으로 인해 프로그래밍 가능 전원 공급 장치 제조업체는 특정 전원 공급 장치 모델 범위에서 많은 수의 전압 범위 모델을 제공하며, 때로는 한 모델 시리즈에 20가지의 전압 범위 모델을 제공하기도 합니다. 이로 인해 제조 시 규모의 경제를 활용할 수 있는 능력이 분명히 제한되어 제품 비용이 높아지고 최종 사용자 가격이 높아집니다. 최종 사용자는 수십 년 동안 이러한 제한을 감수해야 했지만 전력 변환 기술의 새로운 발전으로 이러한 제약이 일부 해소되고 있습니다.

일정한 전력 범위 설계

그림 1: DCS360-80-4 DC 전원 공급 장치

고정밀 회로와 향상된 분해능 제어 및 측정 기술을 사용하는 최첨단 프로그래밍 가능 전원 공급 장치 설계는 더 이상 최종 사용자가 다양한 정격 모델 중에서 선택하도록 강요하지 않습니다. 대신, 이러한 새로운 전원 공급 장치는 주어진 전력 수준에서 더 넓은 전압 및 전류 범위를 제공하며, 경우에 따라서는 두 가지 비율이 3 대 1이 되기도 합니다. 이에 대한 좋은 예로 적응형 전원 시스템 DCS 시리즈의 정전원 프로그래밍 가능 DC 공급장치를 들 수 있습니다. DCS 공급 장치의 전압 및 전류 범위는 단일 최대 전력 출력 설정 지점으로 정의되지 않고 광범위한 설정에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 10kW DCS360-80 모델은 0 ~ 360Vdc 전압 범위를 제공하는 동시에 0 ~ 360Adc 전류 범위를 지원하며, 이 모든 것이 최대 출력 10kW에서 가능합니다. 따라서 섹션1.0의 원래 요구 사항인 250Vdc @ 40Adc뿐만 아니라 10,000/360 또는 27.78Adc에서 360Vdc 출력 및 166.67Vdc @ 60Adc 요구 사항도 쉽게 지원할 수 있습니다. 따라서 동일한 DC 전원 공급 장치가 훨씬 더 광범위한 애플리케이션을 지원합니다.

이 기능은 아래 그림 2에 나와 있습니다. 회색 영역은 10kW 포인트 정격 공급 장치의 작동 범위를 나타내며, 이는 동일한 정격 전력의 DCS 모델보다 훨씬 작습니다.
그림 2: DCS 시리즈 정전력 자동 범위 지정

정전력 범위 DC 공급장치의 비용 절감 효과

이러한 유연성 향상은 '기존' 프로그래밍 가능 DC 공급 장치를 사용할 때보다 상당한 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다. 이는 넓은 DC 입력 기능을 지원하는 DC/DC 컨버터와 같은 최신 전자 EUT를 다룰 때 특히 그렇습니다. 이러한 광범위한 작동 가능 디바이스의 개발 및 테스트를 지원하기 위해 최종 사용자는 지금까지 모든 설정을 지원하는 데 사용되는 DC 공급장치의 정격을 크게 늘려야 했습니다. 그 결과 유연성이 부족하여 주로 최대 용량에 훨씬 못 미치는 DC 공급 장치가 사용되었습니다. 이를 보다 명확하게 설명하기 위해 예시를 들어 설명하겠습니다.

예 1: 통신 DC/DC 컨버터 테스트

그림 3: 1600W DC/DC 컨버터
첫 번째 예에서는 일반적인 통신 DC/DC 컨버터의 모든 DC 입력 범위를 테스트하기 위해 어떤 설정이 필요한지 알아볼 것입니다. 예를 들어, 7개의 서로 다른 DC 입력 범위를 가진 Vicor MegaPAC 컨버터를 사용합니다(그림 3 참조). 해당 공칭 입력 테스트 전압과 하한 및 상한 범위 테스트 값은 아래 표 1에 나와 있습니다.
표 1: DC/DC 컨버터 입력 전압 범위
가장 비용 효율적인 테스트 방법은 모든 입력 테스트 전압 및 전류 설정을 지원할 수 있는 단일 프로그래밍 가능 DC 전원 공급 장치를 사용하는 것입니다. 즉, 160A의 전류를 지원할 수 있는 100Vdc 전원 공급 장치가 필요합니다. 이는 표 2의 다양한 범위에 대한 낮은 라인 테스트 한계를 통해 알 수 있습니다.
표 2: 범위별 필수 테스트 전압 및 전류
대부분의 프로그래머블 DC 전원 공급 장치 제조업체는 100Vdc 모델을 제공하지만 공급 전압 범위의 10%인 10Vdc에서 160Adc를 얻을 수 있는지 확인해야 합니다. 여러 제조업체에서 제공하는 15kW 전원 공급 장치는 최대 150Adc만 지원하므로 일반적으로 20kW인 다음 사용 가능한 전력 레벨을 선택해야 합니다. 따라서 표 3에 표시된 몇 가지 가능한 기존 포인트 정격 DC 전원 공급 장치 선택이 남습니다.
표 3: 사용 가능한 포인트 정격 100V DC 전원 공급 장치
대형 20kW DC 공급 장치는 1600W 테스트 어플리케이션에 사용하기에는 비용이 많이 들고 분명히 크기가 크지만, 하나의 테스트 공급 장치에서 사용할 수 있는 유일한 방법입니다. 이를 정전압 범위 DC 공급 장치와 비교하면 전력 정격을 15kW로 낮출 수 있어 전원 공급 장치 비용을 약 40% 절감하고 필요한 테스트 전압의 두 배와 최저 테스트 전압에서 추가로 50A의 DC 전류를 제공할 수 있습니다. 또한 크기는 더 크지만 가격은 훨씬 저렴합니다. 또한 DCS200-210은 경쟁 제품 대비 절반의 랙 공간만 차지합니다. 비교는 표 4를 참조하십시오.
표 4: APS 정전원 DC 공급 장치

예 2: 태양광 인버터 테스트

또 다른 일반적인 테스트는 PV 인버터 테스트입니다. 제품 테스트 개발 시 DC 입력 전압을 제공하기 위해 실제 태양광 패널을 사용하는 대신 일반적으로 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치를 사용하여 PV 인버터 입력을 구동합니다. 주어진 하루 동안 환경 조건이 크게 달라질 수 있기 때문에 PV 인버터는 넓은 입력 전압 범위에서 작동하여 음영, 태양 각도 및 낮 동안 하늘을 가로질러 움직이는 태양의 강도를 수용하도록 설계되었습니다. 따라서 PV 인버터를 테스트하려면 광범위한 테스트 전압이 필요합니다. 이 예에서 사용된 PV 인버터의 사양은 아래 표 5에 나와 있습니다.
표 5: PV 인버터 DC 입력 사양
다시 말하지만, 520Vdc 최대 PV 입력 전압과 50Adc 최대 입력 전류를 감당하려면 점 정격 DC 전원 공급 장치의 정격이 30kW여야 합니다. 사용 가능한 모델의 몇 가지 예는 아래 표 6을 참조하세요.
표 6: 사용 가능한 포인트 정격 600V DC 전원 공급 장치
보시다시피, 이보다 훨씬 더 크고 비용이 많이 듭니다. 표 7에 표시된 DCS750-70을 사용하는 것과 대조해 보세요. 전력은 절반, 비용은 절반 이하일 뿐만 아니라 테스트 시스템에서 필요한 랙 공간의 ½ 또는 1/3만 차지합니다.
표 7: APS 정전원 DC 공급 장치

요약

APS DCS 시리즈와 같은 최신 설계의 정전원 DC 전원 공급기는 테스트 애플리케이션에서 비용과 공간을 절약할 수 있습니다. 또한 동일한 DC 전원 공급 장치가 기존의 포인트 정격 DC 전원 공급 장치보다 훨씬 더 광범위한 전압 및 전류 조합을 지원할 수 있으므로 R&D 실험실에서 더 많은 유연성을 제공합니다.
DCS 전원 공급 장치의 사용 가능한 전압, 전류 및 전력 조합에 대한 기술 정보 및 개요는 제품 정보 페이지(https://adaptivepower.com/products/dc-supplies/DCS-series/)를 참조하거나 Adaptive Power Systems 무료 전화 +1 (866) 517-8400으로 문의하세요.

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