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48V 是否会变成新的 24V?

作者:管理员 发布时间:2019-12-13 09:49:36 浏览次数:24

大多数工业控制系统都在24VDC电源轨上运行。选择该电压的原因很多,包括它足以供电给阀门、螺线管和继电器,但又足够低以确保安全触摸。另外它是标准铅酸蓄电池电压,因此很容易导入备用冗余电源系统。24VDC电源轨供电,电缆的线损会比较大,因此它在高功率负载情况下的效率并不高:


直流电源电压从24V增加到48V时总电流将减半,电缆损耗将减至四分之一,代表同一条电源电缆可以承受四倍的负载。
选择24V而非48V作为标准工业电源电压的主要原因是48V铅酸电池又大又重,很难找到可以匹配如此高输入电压的DC/DC转换器和稳压器。即使是24V电源也常常会下降到12V的总线电压,为1V/2.5V/3.3V的低压负载回路供电。

最近有两项进展改变了整个局面,让48V电源更具吸引力。

第一个改变形势的是GaN HEMT。

这是一种新型的开关晶体管,开关速度比硅的技术快得多。如果使用100 kHz DC/DC降压型转换器来有效地将48V电源降压至1.2V,电压比率会是40:1。增加1%的负载调节能力,开关晶体管必须应付小于2. 5ns抖动的PWM信号。这是一般开关稳压器技术的极限但仍在GaN晶体管的规格范围之内,因此得以现实48V至1V的转换器。

48V至1V降压型转换器的PWM控制信号

第二种改变局势的技术是轻混合动力电动汽车。

轻混合动力车就像是标准的汽车,配备燃油发动机和12V铅酸电池,但也有一个额外的48V锂离子电池和电驱动器。

车子前进后的一百米左右由48V电池为汽车提供纯动力,因此可以使用更小、更高效的发动机以维持加速。这也就代表在频繁启动的交通中不会使用到燃油发动机。因此汽车制造商可以将此作为城市交通的最新能源效率标准,无须重新设计整辆车。

相较于12V系统,48V电池还可以提供更高的峰值负载能力,因此可以供电给空调、动力转向和涡轮增压器,不会因为连接至发动机而不断吸收电能。使用一些巧妙的控制算法可以大幅提高车辆的整体效率。

对于工业应用而言,这一切都意味着48V锂离子电池将很快成为大量生产的低成本产品。由于锂离子电池的尺寸比同等的铅酸电池更小更轻,因此它们非常适合作为48V系统的备用电源存储组件。

48V铅酸蓄电池和48V锂离子的主要区别是电压等级。48V输入DC/DC转换器电源是传统电信的标准,旧型铅酸电池充电器输出电压范围为18-75V。锂离子电池组不得过度充电或深度放电以免损坏电池。LV148规范详列出各种限制:

20kWh 48V锂离子模块

LV148 48V锂离子电压电平:一个有锂离子备份的48V电源的DC/DC转换器无需在4:1的输入电压范围内工作,但非常适合3:1的输入范围(20-60V)。此外,旧电信标准允许高达75VDC的输入电压,该电压却高于安全超低电压(SELV)的60VDC限制。如果工业安装可以采用SELV,那么就可以在布线、安装和设备成本方面节省大量资金,这就是为什么以太网供电(PoE)的限制定在56VDC的原因。

 综上所述,在20-60V的 3:1输入电压范围内工作的DC/DC转换器适合48V锂离子电池电压、24V、36V和48V的标准导轨稳压电源(±10%),以及PoE电源电压。

RECOM的RS3-Z系列提供3W微型DC/DC模块,高达3kV的隔离电压,适用于新48V电源标准。转换器可提供3.3V、5V、9V、12V、15V、±3.3V、±5V、±12V,以及±15V的调节输出电压,使用20V至60V的电源来为各种传感器、监视器、ADC、DAC和隔离数据总线供电。转换器具有防潮和防尘的保护功能,可在-40°C至+85°C的环境温度下工作,并获得UL和EN认证,因此非常适合工业应用。

RECOM还推出一系列具有48V输出,120W、240W或480W输出功率的单相AC/DC 导轨安装电源。这些转换器可以提供高达150%瞬态过功率启动负载,同时可以并联以增加输出电流。转换器获得完整的UL/IEC和EN认证,符合工业应用的要求。

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