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Raisons de l'utilisation d'un circuit Contrôleur Diode idéale -OR, dans les applications d'alimentation redondante N+1 avec des systèmes à haute disponibilité
Les systèmes à haute disponibilité utilisent souvent des modules d'alimentation connectés en parallèle pour assurer la redondance et améliorer la fiabilité du système.
Les diodes OR ont été un moyen populaire de connecter ces alimentations à un point de charge. L'inconvénient de cette approche est la chute de tension directe et la perte d'efficacité qui en résulte.
Cette chute réduit la tension d'alimentation disponible et dissipe une puissance importante.
Le remplacement des diodes Schottky par des MOSFET à canal N réduit la dissipation de puissance et élimine le besoin de dissipateurs thermiques coûteux ou de grands schémas thermiques dans
les applications à haute puissance.
Dans le circuit Contrôleur Diode idéale -OR ( diode idéale active ), la tension entre la source et le drain est surveillée par les broches IN et OUT, et la broche GATE pilote les MOSFET pour contrôler
leur fonctionnement . En effet, la source et le drain MOSFET servent d'anode et de cathode d'une diode idéale.
En cas de panne d'alimentation, par exemple si la sortie d'une alimentation à pleine charge est soudainement court-circuitée à la terre, un courant inverse circule temporairement dans les MOSFET qui
sont allumés. Ce courant provient de n'importe quelle capacité de charge et des autres alimentations. La diode idéale active répond rapidement à cette condition en éteignant les MOSFET en environ
0,5 µs, minimisant ainsi les perturbations et les oscillations du bus de sortie.
En utilisant des diodes Oring pour mettre en parallèle deux ou plusieurs modules d'alimentation 24 VDC pour la redondance, une diode Schottky est utilisée pour chaque module. La chute de tension
aux bornes de la diode peut atteindre environ 0,8 V à 50 A, cela signifie environ 40 W de dissipation pour chaque module. Ensuite, si six modules en parallèle de 50 A sont utilisés pour une redon-
dance complète de 150 + 150 A, une puissance totale d'environ 240 W est dissipée à cet effet. Cela réduit l'efficacité, la fiabilité et augmente l'espace pour les dissipateurs thermiques. De plus, en cas
de défaillance du module, les diodes mettent du temps à récupérer et par conséquent elles ne préservent pas la charge des transitoires pendant l'opération de sauvegarde.
Pour éviter tous ces problèmes G.M. International a introduit, dans le nouveau système d'alimentation PSS1250, l'utilisation de diodes idéales actives.
La résistance des MOSFET pour diodes idéales actives est d'environ 1,2 mΩ, ce qui entraîne une dissipation de 3,6 W pour chaque module de puissance. Ensuite, si six modules en parallèle de
50 A sont utilisés pour une redondance complète 150 + 150 A, une puissance totale d'environ 22 W est dissipée afin d'obtenir environ dix fois moins de dissipation par rapport à la solution de
diodes Schottky.
Cela augmente l'efficacité, la fiabilité, la disponibilité et réduit l'espace pour les dissipateurs thermiques.
Ce circuit fournit également des commutations de tension très douces sans oscillations avec une coupure rapide, minimisant les transitoires de courant inverse.
Réglage de la tension de sortie - Indications de défaut - Informations de diagnostic
Pour chaque module de puissance PSM1250, la tension de sortie peut être réglée sur 24 Vdc + 18% ; -14% via un trimmer sur le panneau avant .
Le seuil de sous-tension est défini sur 19,5 V, tandis que le seuil de surtension est défini sur 29,5 V.
Une LED verte ON du panneau avant signale que la tension secteur est appliquée au module d'alimentation et qu'une tension de sortie DC normale est présente sur le bus de sortie DC.
Les conditions de défaut du module de puissance sont signalées par l'ouverture du contact du relais normalement excité (contact fermé en condition normale), positionné sur le bornier « Défaut » du circuit
imprimé du panneau arrière.
Les défauts peuvent être :
Sous tension Vout < 19,5 V.
Surtension Vout > 29,5 V.
En l'absence de défaut de sous/surtension, la LED verte d'alimentation est allumée si la tension de sortie est comprise entre 19,5 V et 29,5 V.
Si la tension de sortie descend en dessous de 19,5 V, la LED verte d'alimentation clignote et maintient cette condition tant que la tension de sortie dépasse 20 V.
Si la tension de sortie dépasse 29,5 V, la LED verte d'alimentation est éteinte et maintient cette condition tant que la tension de sortie passe en dessous de 29 V.
Après un défaut de sous/surtension, revenant à l'état normal, la LED verte d'alimentation est allumée si la tension de sortie est comprise dans la plage 20 V - 29 V.
La communication avec six (pour PSS1250-7) ou deux (pour PSS1250-3) modules de puissance est réalisée via le module de diagnostic PSO1250 (uniquement pour PSS1250 avec suffixe -D), qui intègre
un écran tactile couleur sur le panneau avant . Le module de diagnostic est capable d'interroger chaque module de puissance (à l'aide d'un bus interne propriétaire) et de lire des données telles que la
tension d'entrée/sortie, le courant et la puissance ; la Fréquence de ligne d'entrée ; le Pourcentage de partage du courant de sortie ; la Température interne ; l'état d'alarme (sous/surtension, absence de
ligne AC, étage PFC ou PWM interne à l'état OFF, température interne élevée, dysfonctionnement des ventilateurs). Ces informations sont disponibles via l'écran LCD du panneau avant et en externe via
Modbus RTU sur le bornier de montage mural associé.
L'état d'alarme d'un ou plusieurs modules de puissance est signalé par l'ouverture du contact du relais normalement désexcité (contact fermé en condition normale), positionné sur le bornier « Défaut
Comm. » de la carte de circuit imprimé du panneau arrière Le module de diagnostic n'interfère pas avec la sécurité fonctionnelle du système d'alimentation . Le système d'alimentation peut parfaitement
fonctionner sans le module de diagnostic et toute défaillance du module de diagnostic n'affecte pas les performances du système, la fiabilité et le niveau SIL des applications de sécurité fonctionnelle.
Dimensions globales du panneau arrière du PSS1250-xx-7-1/2/3/4-D (pour montage mural dans une armoire) :
Le dessin suivant avec les dimensions hors tout (mm) n'est applicable qu'aux types : PSS1250-HS-7-1/2/3/4-D et PSS1250-7-1/2/3/4-D.
Le panneau arrière est fixé à un mur vertical dans une armoire au moyen de quatre vis à travers quatre trous de 7,00 mm de diamètre indiqués sur le dessin.
Le panneau arrière ne doit être installé que tel qu'orienté dans le dessin suivant. Sur le panneau arrière est fixé la carte de circuit imprimé du panneau arrière au moyen de six vis.
GAUCHE
UP
BAS
DROITE
G.M. International DTS1566-1 Page 4/17
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