電源において過電圧、過電流、短絡保護が重要である理由

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信頼性の高い産業用電源は、電力供給だけでなく、過電圧、過電流、短絡回路による損傷から電源自体と負荷の両方を保護するためにも不可欠です。本記事では、これらの保護メカニズムの重要性について考察し、RECOMのDINレール電源RACPRO1シリーズの先進的な機能について紹介します。

過電圧保護

電源において、「過電圧」とは、出力電圧が規定の定格値を超える状態を指します。つまり、電源が意図した電圧よりも高い電圧を供給し始める状態です。電源ユニットに過電圧が起こる原因には、外部からの電圧サージやスパイク、または電源ユニット内部のコンポーネントの故障など、いくつかの要因があります。過電圧が修正されない場合、電源ユニットの損傷、負荷の損傷、またはその両方を引き起こす可能性があります。最悪の場合、過電圧により火災の危険が発生する可能性があります。

産業用電源には過電圧保護(OVP)回路が組み込まれており、過電圧状態を検出すると自動的に出力を遮断します。ハイエンドの産業用電源では、OVP回路は通常2つのフィードバックループを備えています。この構成では、主フィードバック制御が失敗した場合、バックアップの過電圧ロックアウトが電源を無効にします。

過電流および短絡保護

電源において、「過電流」という用語は、電源から流れる電流が最大定格限界を超える状況を指します。つまり、電源が意図した以上の電流を供給し始める状態です。過電流には主に2つの原因があります。1つ目は、負荷が電源の設計供給能力を超える電流を引き出そうとする場合です。これは、起動時に高負荷により追加の電力が必要になるなど、多くの場合、一時的な問題です。これを緩和するため、ほとんどの産業用AC-DC電源は数秒間、通常120%から140%の短期的な過電流を供給することができます。

過電流の2つ目の原因は、電源の出力における短絡です。これは配線の損傷、配線間の接続不良、露出した導体の接触、または誤って非常に低い抵抗で電流が流れる経路を作り出すような負荷の故障など、、いくつかの要因によって発生する可能性があります。過電流状態が継続すると、電源のコンポーネントが過熱し、電源と負荷の両方に損傷を与える可能性があります。

産業用電源は過電流保護(OCP)機能を備えており、出力電流が設定された制限に達すると自動的に電流を減少または遮断し、機器の損傷を防ぎます。ハイエンドの産業用電源は多くの場合、ヒカップモードやトリッピング(フォールドバック)モードを含む、調整可能な過電流保護モードを備えています。この文脈において、フォールドバック保護とは出力電圧を電流とともに低下させ、負荷に供給される電力全体を減少させる方式を指します。ヒカップ保護の場合、過電流状態が発生すると、電源は一時的に出力を遮断し、その後再起動を行い、過負荷が解消されるまでこのサイクルを繰り返します。この「ヒカップ」動作によりシステムは過電流状態からの回復を試みることができます。

高性能RACPRO1 DINレール電源

最も要求の厳しい産業用アプリケーションに対応するため、当社は最近、RACPRO1 DINレール電源ファミリー を発表しました。RACPRO1-T240-T480-T960 は、それぞれ240ワット、480ワット、960ワットの電力を供給します(図1)。
RACPRO1 DINレール電源ファミリー: T240 (left), T480 (middle), and T960 (right)
図1. RACPRO1 DINレール電源ファミリー: T240 (left), T480 (middle), and T960 (right)
このファミリーの製品は、業界をリードする過電圧、過電流、短絡保護機能を備えており、以下のような特長があります。

  • 35V以上の戻り電圧耐性を有し、モーターやインダクタの減速時などの逆電流負荷に対する耐性を備えています。
  • 45℃で120%の追加電力を供給でき、最大5秒間は150%の電力ブーストが可能であるため、追加の電源コストを削減し、高負荷に対して高出力の起動能力を得られます。
  • ヒューズのトリップを容易にし、出力の外部ヒューズや回路ブレーカーの安全な起動を確保することで、電源と負荷の両方を保護します。

RECOMのRACPRO1 DINレール電源は、ヒカップモードやフォールドバックモードなどの調整可能な過電流保護モードも備えています。これにより、ユーザーはそれぞれの過電流保護方式を特定のアプリケーションのニーズに応じて選択できます。電力ブースト機能とヒューズトリップサポートを備えたRACPRO1シリーズは、産業用電源ユニットの新しい基準を確立します。

追加リソース

RECOM AC/DC、DC/DC、EMC 知識の本には、知見とベストプラクティスが広範に収録されており、AC/DC電源設計を成功させるために必要な情報が提供されています。第12章では、ハウスキーピング電力消費を削減するための戦略と測定技術について説明しています。

RECOM Energy Efficiency in AC/DC Power Supplies:基本事項のクイックガイド基本事項のクイックガイドブログでは、エコデザイン規制に関する役に立つ情報を提供しています。エコデザイン規制とは、製品がライフサイクル全体を通じて環境への影響を最小限に抑えるように設計されていることを保証するために、政府または規制機関が定めた一連の基準およびガイドラインです。

RACPRO1のウェブページでは、この画期的な新しいDINレールマウント電源ファミリーについての詳細情報をご覧いただけます。
アプリケーション
  Series
1 AC/DC, 240 W, Single Output, DIN-Rail RACPRO1-T240 Series
Focus New
  • Slim Design (43mm) with 25° Push-In connectors
  • Fast tool-less mounting and demounting
  • Active Inrush Current Limitation
  • 2-phase AC operation 2x350V to 2x575V
2 AC/DC, 480 W, Single Output, DIN-Rail RACPRO1-T480 Series
Focus New
  • Slim Design (52mm) with 25° Push-In connectors
  • Fast tool-less mounting and demounting
  • PFC >0.9 and Active Inrush Current Limitation
  • DC-Input Range 430V to 815V/850V 10s
3 AC/DC, 960 W, Single Output, DIN-Rail RACPRO1-T960 Series
Focus New
  • Slim Design (80mm) with 25° Push-In connectors
  • Fast tool-less mounting and demounting
  • PFC >0.9 and Active Inrush Current Limitation
  • DC-Input Range 430V to 815V/850V 10s