APF195 204-195-000-021 ist ein leistungsstarker DC/DC-Leistungswandler aus der Meggitt Vibro-Meter-Produktlinie, der speziell für die 24-VDC-Stromversorgungsanforderungen in industriellen Anwendungen, insbesondere für Maschinenzustandsüberwachungssysteme, entwickelt wurde. Dieses Modul wandelt eine Eingangsgleichspannung (9,4 bis 36,0 VDC) in zwei stabilisierte 24 VDC-Ausgänge um, die jeweils 0,13 A liefern können. Wenn ein höherer Ausgangsstrom erforderlich ist, können die beiden Ausgänge parallel geschaltet werden, um eine maximale Leistung von 0,26 A / 6,2 W zu erreichen.
Der Kern des APF195 basiert auf dem 7-Watt-DC/DC-Wandler 20 IMX 7-24-24-9 von Power-One Ltd. Dieser Wandler nutzt eine Strommodus-PWM-Flyback-Topologie (Pulsweitenmodulation) und bietet einen hohen Wirkungsgrad, einen großen Eingangsbereich, elektrische Isolierung und hervorragende dynamische Reaktionseigenschaften. Der Konverter selbst ist auf einem DIN-Montageträger (entsprechend dem Basic Kit DMB IMX/S 7 von Power-One) montiert und durch eine transparente Kunststoffabdeckung geschützt und bildet das komplette APF195-Modul.
Als unterstützende Stromversorgungskomponente für die Racksysteme der Vibro-Meter VM 600-Serie wird der APF195 typischerweise auf einer DIN-Schiene im Schaltschrank installiert, in dem sich die Racks befinden. Es dient zur Bereitstellung einer stabilen Betriebsspannung von ±24 VDC oder 24 VDC für externe Hardware, die sich außerhalb des Racks befindet, wie z. B. galvanische Isolationseinheiten vom Typ GSI. Seine DIN-Schienen-Montagemethode vereinfacht die Systemintegration und -erweiterung.
204-195-000-021 ist die aktuelle Mainstream-Bestellnummer für den APF195 und ersetzt die frühere Version 011. Im Vergleich zur Version 011 behält die Version 021 die volle Kompatibilität in Bezug auf elektrische Leistung und mechanische Schnittstelle bei und beinhaltet möglicherweise Optimierungen bei Herstellungsprozessen, Komponentenauswahl oder Zertifizierungsaktualisierungen, um eine langfristige Versorgungsstabilität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Dieses Modell wird häufig in Schwingungsüberwachungssystemen in der Energieerzeugung, der Petrochemie, der Metallurgie, dem Schienenverkehr und anderen Branchen eingesetzt und ist daher die ideale Wahl sowohl für neue Projekte als auch für die Wartung bestehender Systeme.
II. Hauptmerkmale und Vorteile
1. Großer Eingangsspannungsbereich und hohe Zuverlässigkeit
Großer Eingangsspannungsbereich (9,4 bis 36,0 VDC): Anpassbar an verschiedene Gleichstromumgebungen wie 12-V-, 24-V-Batteriesysteme oder gleichgerichtete Netzteile, wobei auch bei Eingangsspannungsschwankungen ein stabiler Ausgang erhalten bleibt.
Hochzuverlässiges Design: Basierend auf der ausgereiften Plattform der Power-One IMX 7-Serie, mit integrierter planarer Magnetik und automatisierter Oberflächenmontagetechnologie ohne interne Drahtverbindungen, was die Zuverlässigkeit und Konsistenz erheblich verbessert.
Hoher Wirkungsgrad (typischerweise >80 %): Reduziert Verlustleistung und Temperaturanstieg, verlängert die Lebensdauer und minimiert die thermische Auswirkung auf andere Geräte im Schaltschrank.
Hohe MTBF: Gemäß den MIL-HDBK-217F-Standards kann die MTBF unter bodenständigen Bedingungen bei 40 °C 248.000 Stunden überschreiten, was für einen langfristigen Dauerbetrieb geeignet ist.
2. Zwei isolierte Ausgänge und flexible Konfiguration
Zwei 24-V-Gleichstromausgänge: Jeder kann unabhängig 0,13 A liefern und ermöglicht so die unabhängige Stromversorgung von zwei Geräten, die eine 24-V-Versorgung benötigen.
Galvanisch isolierte Ausgänge: Zwischen den beiden Ausgängen sowie zwischen Eingang und Ausgang besteht eine galvanische Trennung (Eingangs-/Ausgangsisolationsspannung 1,5 kVDC), was die Systemsicherheit erhöht und flexible Ausgangskonfigurationen ermöglicht (Reihenschaltung oder symmetrische ±-Versorgung).
Parallelschaltbarkeit: Die beiden Ausgänge können direkt parallel geschaltet werden (keine externen Dioden erforderlich) und bieten einen maximalen Gesamtausgangsstrom von 0,26 A / 6,2 W, um den Anforderungen von Geräten mit höherer Leistung gerecht zu werden.
Flexible Lastverteilung: Dual-Ausgangseinheiten unterstützen eine flexible Lastverteilung, sodass Benutzer die Leistung basierend auf den tatsächlichen Lastbedingungen frei zwischen den beiden Ausgängen aufteilen können.
3. Umfassende Schutzfunktionen
Ausgangskurzschlussschutz (Hiccup-Modus): Wenn ein Ausgangskurzschluss auftritt, schaltet sich der Wandler sofort ab und versucht regelmäßig einen Neustart (typische Frequenz 16,5 Hz, Impulsbreite 8,5 ms). Sobald der Kurzschlussfehler behoben ist, nimmt der Konverter automatisch den Normalbetrieb wieder auf, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist.
Ausgangsüberspannungsschutz: Die Ausgangsspannung wird durch Zenerdioden begrenzt, um Schäden an nachgeschalteten Lasten durch ungewöhnlich hohe Ausgangsspannung aufgrund interner Fehler zu verhindern. Beachten Sie, dass dieser Schutz nicht dafür ausgelegt ist, von außen angelegten Überspannungen standzuhalten.
Eingangstransienten- und Verpolungsschutz: Integrierte Schaltung zur Unterdrückung von Eingangstransienten. Der Typ 20 IMX 7 verfügt über eine Überspannungssperre (Abschaltung bei ca. 38 V), die den Eingang bis 50 VDC schützt. Bei umgekehrter Eingangspolarität leitet die interne Diode; Eine externe flinke Sicherung (F2A empfohlen) schützt effektiv den internen Schaltkreis.
Begrenzung des Eingangs-Einschaltstroms: Das Design mit sehr niedriger Eingangskapazität hält den Einschaltstrom niedrig und kann durch einen externen Vorwiderstand weiter begrenzt werden.
4. Umweltanpassungsfähigkeit auf Industrieniveau
Großer Betriebstemperaturbereich (-40 bis 85 °C): Stabiler Betrieb in rauen Industrieumgebungen ohne Leistungsminderung, geeignet für Außenschränke oder nicht temperaturkontrollierte Umgebungen.
Vibrations- und Schockfestigkeit: Entspricht den Normen IEC 60068-2-6 (Vibration) und IEC 60068-2-27 (Stoß), geeignet für Anwendungen, die Vibrationen ausgesetzt sind, wie z. B. Transport, Schienenverkehr und Industriemaschinen.
Beständigkeit gegen feuchte Hitze: Besteht die Prüfung nach IEC 60068-2-3 (konstanter Zustand bei feuchter Hitze), zuverlässiger Betrieb in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Kein Leistungsreduzierungsdesign: Im gesamten Betriebstemperaturbereich ist keine Leistungsreduzierung erforderlich, was das Systemdesign vereinfacht.
5. Standard-DIN-Schienenmontage und kompaktes Design
TH 35 Standard-DIN-Schienenmontage: Entspricht EN 50022 / IEC 60715 und ermöglicht eine schnelle Installation und Integration in Schaltschränke.
Kompakte Abmessungen (50 × 72 × 97 mm): Nimmt nur minimalen Platz ein und eignet sich für Schaltschränke mit begrenztem Platzangebot.
Transparente Schutzabdeckung: Schützt den internen Wandler und die Verkabelung und ermöglicht gleichzeitig die Beobachtung der Statusanzeigen (falls vorhanden).
6. Internationale Sicherheitszertifizierungen
Konform mit IEC/EN 60950 und UL 1950: Erfüllt Sicherheitsstandards für Geräte der Informationstechnologie und bietet zusätzliche Isolierung und SELV-Ausgänge.
UL- und CSA-Zertifizierung: UL 1950 und CAN/CSA C22.2 Nr. 950-95 zertifiziert für den nordamerikanischen Markt.
CE-Kennzeichnung: Entspricht den Anforderungen der EU-Niederspannungsrichtlinie und der EMV-Richtlinie.
EAC-Zertifizierung: Entspricht den technischen Vorschriften der Eurasischen Zollunion TR CU 004/2011 und TR CU 020/2011.
7. Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Geringe leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen: Entspricht den Anforderungen der EN 55022 Klasse B, geeignet für die meisten Industrieumgebungen, ohne dass zusätzliche Filter erforderlich sind.
Hohe Immunität: Entspricht den Normen IEC/EN 61000-4-2, -3, -4, -5, -6 und bietet hervorragende Unterdrückungsfähigkeiten gegen elektrostatische Entladung, hochfrequente elektromagnetische Felder, schnelle elektrische Transienten/Bursts, Überspannungen und leitungsgebundene Störungen.
Externe Filteroptionen: Für anspruchsvollere Anwendungen (z. B. IEC/EN 61000-4-5 Level 2) können externe Induktivitäten und Kondensatoren für einen verbesserten Schutz hinzugefügt werden.
III. Typische Anwendungen
Der APF195 204-195-000-021 nutzt seinen großen Eingangsbereich, seine zwei isolierten Ausgänge, seine hohe Zuverlässigkeit und seine DIN-Schienenmontage und wird hauptsächlich in den folgenden Szenarien eingesetzt:
Begleitendes Netzteil für das Racksystem der VM600-Serie: Bietet ±24 VDC oder 24 VDC Betriebsstrom für externe GSI-Typ-Einheiten mit galvanischer Trennung (z. B. GS112x-Serie), die sich außerhalb des Racks befinden. Dies ist die Kernanwendung für den APF195.
Maschinenzustandsüberwachungssysteme: Versorgt Sensorsignalaufbereiter, Datenerfassungseinheiten, Remote-I/O-Module usw. mit stabiler 24-V-Hilfsspannung.
Industrielle Automatisierungs- und Steuerschränke: Zentrale Stromversorgung für 24-V-Geräte wie SPS, Schnittstellenwandler, Relaismodule und Anzeiger.
Stromerzeugungs- und Übertragungs-/Verteilungsanlagen: Bietet zuverlässige Stromversorgung für Vibrationsüberwachungssysteme, Teilentladungsüberwachungsgeräte usw. in Kraftwerken und Umspannwerken.
Petrochemische sowie Öl- und Gasanlagen: Dient als Vorstufenstromversorgung für eigensichere Stromversorgungen, die Überwachungsgeräte in explosionsgefährdeten Bereichen (über Sicherheitsbarrieren) mit Strom versorgen.
Schienentransport und Bordausrüstung: Geeignet für mobile Anwendungen, die mit Batterien betrieben werden oder starken Spannungsschwankungen ausgesetzt sind, wie z. B. Vibrationsüberwachungssysteme für Schienenfahrzeuge.
Schiffs- und Offshore-Technik: Bietet stabile Stromversorgung für Bordüberwachungssysteme und erfüllt strenge Umweltanforderungen.
Wartung und Ersatzteile für Legacy-Systeme: Dient als Ersatz für frühe 011-Versionen und gewährleistet die Systemkonsistenz.
IV. Kerntechnologie und funktionale Details
1. Hocheffiziente Plattform basierend auf der Power-One IMX 7-Serie
Das Herzstück des APF195 ist der 7-Watt-DC/DC-Wandler 20 IMX 7-24-24-9 von Power-One Ltd. Die IMX 7-Serie ist eine hochzuverlässige Leistungsmodulfamilie, die für Industrie- und Transportanwendungen entwickelt wurde und die folgenden technischen Eigenschaften aufweist:
1.1 Current-Mode-PWM-Flyback-Topologie
Der Einsatz einer Strommodus-PWM-gesteuerten Flyback-Topologie (Pulsweitenmodulation) bietet mehrere Vorteile:
Schnelle dynamische Reaktion: Reagiert schnell auf Eingangsspannungs- und Lastschwankungen und minimiert so Ausgangsspannungsschwankungen.
Zyklusweise Strombegrenzung: Die integrierte zyklusweise Strombegrenzung schützt wirksam Leistungsschalter und den Transformator.
Vereinfachte Schleifenkompensation: Die Strommodussteuerung vereinfacht das Design der Rückkopplungsschleife und verbessert die Stabilität.
1.2 Integrierte planare Magnetik
Die IMX 7-Serie nutzt integrierte Planartransformatoren und Induktivitäten und bietet Vorteile gegenüber herkömmlichen gewickelten Magneten:
Hohe Konsistenz und Wiederholbarkeit: Die automatisierte Produktion gewährleistet eine konsistente Leistung über alle Module hinweg.
Geringe Streuinduktivität und geringe EMI: Die planare Struktur reduziert die Streuinduktivität und parasitäre Parameter und senkt so die EMI.
Kompakte Größe: Planare Magnetelemente ermöglichen eine kleinere Gesamtfläche und eine höhere Leistungsdichte.
1.3 Magnetische Feedback-Technologie
Bei Geräten mit zwei Ausgängen (z. B. 20 IMX 7-24-24-9) wird die Ausgangsspannung über eine separate Transformatorwicklung in der Nähe der Sekundärwicklungen überwacht und über einen Impulstransformator an den primärseitigen Steuerkreis zurückgeführt. Diese magnetische Rückkopplungstechnik bietet Vorteile gegenüber der Optokoppler-Rückkopplung:
Höhere Zuverlässigkeit: Eliminiert den Optokoppler und vermeidet Probleme im Zusammenhang mit Alterung, Temperaturdrift und Lebensdauer.
Hervorragende Isolationsleistung: Der Impulstransformator bietet eine inhärente elektrische Isolierung, ohne dass zusätzliche Isolationskomponenten erforderlich sind.
Großer Temperaturbereich: Die magnetische Rückkopplung bleibt über den gesamten Betriebstemperaturbereich stabil.
1.4 Hocheffizientes Design
Die IMX 7-Serie behält über den gesamten Eingangsspannungsbereich einen hohen Wirkungsgrad (typischerweise >80 %) bei, der erreicht wird durch:
Verlustarme Leistungsschalter: Verwendet MOSFETs mit niedrigem Einschaltwiderstand RDS(on)RDS(on).
Optimiertes Transformatordesign: Minimiert Kernverluste und Kupferverluste.
Synchrongleichrichtung (bei einigen Modellen): Obwohl für den 20 IMX 7-24-24-9 nicht ausdrücklich angegeben, bleibt der Gesamtwirkungsgrad auf einem hohen Niveau.
2. Ausgangsparallelisierung und flexible Konfiguration
Eines der bemerkenswertesten Merkmale des APF195 besteht darin, dass seine beiden Ausgänge direkt parallel geschaltet werden können, ohne dass externe Stromteilungswiderstände oder Dioden erforderlich sind. Dies wird durch das interne Design der IMX 7-Serie ermöglicht:
2.1 Prinzip des Parallelbetriebs
Bei Parallelschaltung der beiden Ausgänge begrenzt die Strombegrenzungsschaltung des Wandlers (primärseitig gesteuert) die Gesamtausgangsleistung auf ca. 7 W. Da beide Ausgangsspannungen auf den gleichen Wert (24 V) geregelt werden, teilen sie sich automatisch den Laststrom. In der Praxis kann der Gesamtausgangsstrom nach der Parallelschaltung 0,26 A erreichen, bei einer Gesamtleistung von 6,2 W, was der maximalen Ausgangsleistung des Wandlers nahe kommt.
2.2 Parallele Anwendungshinweise
Keine externen Dioden erforderlich: Während die Parallelschaltung keine externen Dioden erfordert, können Schottky-Dioden in jeder positiven Ausgangsleitung in Reihe geschaltet werden, wenn Redundanz oder Rückstromsperre erforderlich sind. Dies führt jedoch zu Spannungsabfall und Verlustleistung. Bei Standard-APF195-Anwendungen ist dies normalerweise nicht erforderlich.
Anlaufverhalten: Der Anlaufstrom nach der Parallelschaltung kann etwas höher sein als bei einem Einzelausgang, die Sanftanlauffunktion des Wandlers sorgt jedoch für einen sanften Anlauf.
Stromaufteilung: Aufgrund interner Parameterschwankungen ist die Stromverteilung zwischen den beiden Ausgängen möglicherweise nicht vollkommen gleich, aber das Design stellt sicher, dass der Unterschied für die meisten Anwendungen innerhalb akzeptabler Grenzen liegt.
2.3 Flexible Lastverteilung
Bei Einheiten mit zwei Ausgängen unterstützt die IMX 7-Serie eine flexible Lastverteilung, was bedeutet, dass ein Ausgang zwischen 0 % und 150 % seiner Nennleistung variieren kann, während der andere Ausgang normal weiterarbeitet (solange die Gesamtleistung 7 W nicht überschreitet). Dies bedeutet, dass ein Ausgang des APF195 kurzzeitig überlastet werden kann (z. B. 0,2 A), während der andere leicht belastet wird, solange die Gesamtleistung unter 6,2 W bleibt. Diese Eigenschaft bietet Komfort beim Umgang mit asymmetrischen Lasten.
3. Detaillierte Schutzmechanismen
3.1 Eingangstransienten- und Verpolungsschutz
Der Typ 20 IMX 7 verfügt über eine integrierte Überspannungssperrschaltung. Wenn die Eingangsspannung ca. 38 V überschreitet, schaltet sich der Wandler automatisch ab und schützt so die internen Schaltkreise vor Schäden durch übermäßige Spannung. Der Eingang hält Spannungen bis 50 VDC unbeschadet stand.
Für höhere transiente Spannungen (z. B. den von IEC/EN 61000-4-5 Level 2 geforderten Spannungsstoß von ±2 kV) wird empfohlen, am Eingang eine externe Filterschaltung hinzuzufügen, einschließlich einer Induktivität und eines Kondensators, wie in Abbildung 1 dargestellt. Für den Typ 20 IMX 7 ist außerdem eine parallel zum Eingang geschaltete Transienten-Unterdrückungsdiode (z. B. Motorola 1.5KE39A) erforderlich.
Eingangs-Verpolungsschutz: Wenn die Eingangsspannung umgekehrt wird, leitet die interne Unterdrückungsdiode vorwärts und erzeugt einen großen Strom. In Verbindung muss eine externe flinke Sicherung (F2A empfohlen) verwendet werden, die zum Durchbrennen der Sicherung führt und somit den Konverter schützt. Ohne die Sicherung könnte eine Verpolung den Konverter beschädigen.
3.2 Ausgangskurzschlussschutz (Hiccup-Modus)
Der Ausgangskurzschlussschutz des APF195 nutzt den „Hiccup-Modus“. Wenn ein Ausgangskurzschluss erkannt wird, schaltet der Wandler den Ausgang sofort ab, wartet etwa 60 ms und versucht dann einen Neustart. Bleibt der Kurzschluss bestehen, schaltet er sich wieder ab und wiederholt diesen Zyklus (typische Frequenz 16,5 Hz, Pulsbreite 8,5 ms). Der durchschnittliche Kurzschlussstrom ist in diesem Modus sehr gering (weit unter dem Nennstrom) und verursacht somit keine thermische Belastung des Wandlers. Sobald der Kurzschlussfehler behoben ist, nimmt der Wandler beim nächsten Neustartzyklus den Normalbetrieb wieder auf, wobei die Ausgangsspannung gleichmäßig und ohne Überschwingen ansteigt.
3.3 Ausgangsüberspannungsschutz
Beide Ausgänge des APF195 sind durch Zenerdioden gegen Überspannung geschützt. Bei Geräten mit zwei Ausgängen wird die Schutzdiode normalerweise nur über den zweiten Ausgang angeschlossen. Da jedoch die beiden Ausgänge einander folgen (über eine Transformatorkopplung), wird die Schutzdiode aktiviert, wenn die Ausgangsspannung an einem der Ausgänge ungewöhnlich ansteigt. Sein Funktionsprinzip ist: Wenn die Rückkopplungsschleife ausfällt und die Ausgangsspannung über die Durchbruchspannung der Zener-Diode steigt, bricht die Diode zusammen und geht in einen Kurzschlusszustand über, wodurch die Ausgangsspannung auf einen sicheren Wert begrenzt wird. Der Hauptzweck dieses Schutzes besteht darin, Überspannungen zu verhindern, die durch einen internen Fehler des Wandlers verursacht werden, und nicht darin, extern angelegten Überspannungen standzuhalten.
3.4 Sperrfunktion
Der Sperreingang (Pin 3) des APF195 ermöglicht die Fernsteuerung der Ausgänge über ein externes Logiksignal. Diese Funktion ist aktiv niedrig:
Wenn Pin 3 mit Vi- (Eingang negativ) verbunden ist oder ein niedriger Logikpegel (0 bis 0,8 V) anliegt, ist der Ausgang aktiviert (normaler Betrieb).
Wenn Pin 3 offen bleibt oder ein hoher Logikpegel (2,4 V bis zur Eingangsspannung) anliegt, wird der Ausgang gesperrt (deaktiviert).
Wird die Sperrfunktion nicht genutzt, muss Pin 3 mit Vi- verbunden werden; andernfalls bleibt der Ausgang deaktiviert. Die Sperrfunktion ist in Anwendungen nützlich, die einen sequenziellen Start, eine erzwungene Abschaltung bei Fehlern oder Energiesparmodi erfordern.
4. Umweltanpassungs- und Zuverlässigkeitsdesign
4.1 Betrieb bei weitem Temperaturbereich und Wärmemanagement
Der APF195 arbeitet in einem Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C ohne Leistungsminderung. Dies ist das sorgfältige thermische Design der IMX 7-Serie:
Hohe Effizienz: Reduziert die interne Verlustleistung und minimiert den Temperaturanstieg.
Kein Vergussmaterial: Die Module verwenden intern kein Vergussmaterial und sind auf Luftkonvektionskühlung angewiesen. Dadurch werden Spannungsprobleme vermieden, die durch das Vergussmaterial während der Temperaturwechselbelastung verursacht werden.
Thermisch symmetrisches Design: Wichtige wärmeerzeugende Komponenten sind gleichmäßig verteilt, um Hotspots zu vermeiden.
Überwachung der Gehäusetemperatur: Es wird empfohlen, zu überprüfen, ob die am angegebenen Messpunkt gemessene Gehäusetemperatur TCTC 95 °C (Standardversion) bzw. 105 °C (Option -8) bei maximaler Umgebungstemperatur nicht überschreitet. Der Benutzer muss sicherstellen, dass TCTC unter allen Betriebsbedingungen unter dem angegebenen Maximalwert bleibt.
4.2 Vibrations- und Schockfestigkeitsdesign
Der APF195 hat strenge Tests wie IEC 60068-2-6 (Vibration) und IEC 60068-2-27 (Stoß) bestanden und ist daher für Umgebungen mit mechanischer Belastung geeignet. Sein mechanisches Design umfasst:
Vollautomatische Oberflächenmontage: Alle Komponenten sind ohne interne Drahtverbindungen fest auf einer einzigen Leiterplatte verlötet, wodurch die Gefahr eines Drahtbruchs aufgrund von Vibrationen ausgeschlossen ist.
Gehäusemontagelöcher: Für Umgebungen mit extrem hohen Vibrationen verfügt das IMX 7-Modul selbst über Gehäuselöcher zur Schraubmontage, die die mechanische Befestigung weiter verbessern können (obwohl der auf einer DIN-Schiene montierte APF195 für die meisten industriellen Anwendungen ausreichend ist).
4.3 MTBF und Langzeitzuverlässigkeit
Gemäß den MIL-HDBK-217F-Standards beträgt die MTBF für den 40 IMX 7-15-15 unter bodenfesten Bedingungen bei 40 °C 248.000 Stunden (ungefähr 28 Jahre). Die MTBF für die im APF195 verwendeten 20 IMX 7-24-24-9 wird voraussichtlich auf einem ähnlichen Niveau liegen. Diese hohe Zuverlässigkeit ergibt sich aus:
Komponenten-Derating: Wichtige Komponenten werden unterhalb ihrer Nennwerte betrieben, was die Lebensdauer verlängert.
Strenge Werkstests: Jeder Konverter wird einer elektrischen Festigkeitsprüfung, Funktionsprüfung und einem Burn-in-Screening unterzogen.
ISO 9001-Qualitätssystem: Die Herstellung entspricht den ISO 9001-Standards.
5. Sicherheits- und Installationsanforderungen
5.1 SELV-Ausgangsschaltung
Bei korrekten Installationsbedingungen und unter der Voraussetzung, dass das Front-End-Netzteil die Isolationsanforderungen erfüllt, kann der Ausgangsstromkreis des APF195 als SELV-Stromkreis (Sicherheitskleinspannung) gemäß IEC/EN 60950 betrachtet werden. Dies bedeutet, dass die Ausgangsspannung unter 60 VDC liegt und über eine ausreichende Isolierung gegenüber gefährlichen Spannungen verfügt, was einen sicheren Zugang für den Bediener ermöglicht.
Um einen SELV-Ausgang zu erreichen, muss während der Installation eine der folgenden Bedingungen erfüllt sein:
Option A: Das Front-End-AC-DC-Netzteil bietet eine Basisisolierung und eine Ausgangsspannung ≤60 V. Der Ausgangskreis ist geerdet. Der APF195 bietet Betriebsisolierung. Eine Eingangssicherung und Ausgangs-Zenerdioden (bereits eingebaut) sind erforderlich.
Option B: Das Front-End-AC-DC-Netzteil bietet doppelte oder verstärkte Isolierung und eine Ausgangsspannung ≤60 V. Der Ausgangskreis ist geerdet. Der APF195 bietet Betriebsisolierung.
Option C: Der Ausgang des Front-End-Netzteils ist ein TNV-2-Stromkreis (Erdung erforderlich). Der APF195 bietet eine zusätzliche Isolierung basierend auf seiner maximalen Eingangsspannung.
5.2 Anforderungen an die Eingangssicherung
Um zu verhindern, dass im Falle eines Kurzschlusses am Wandlereingang oder einer Verpolung ein übermäßiger Strom durch die Eingangsversorgungsleitung fließt, muss eine externe flinke Sicherung in die nicht geerdete Eingangsleitung (typischerweise die Plusleitung) eingebaut werden. Meggitt empfiehlt:
5.3 Installationshinweise
DIN-Schienenmontage: Schnappen Sie den APF195 auf eine TH 35-Schiene und achten Sie darauf, dass die Verriegelung fest sitzt.
Verkabelung: Eingangs- und Ausgangskabel über die Platinenstifte anschließen. Für zuverlässige Verbindungen wird empfohlen, passende Klemmenblöcke zu verwenden.
Prüfung der elektrischen Festigkeit: Die Prüfung der elektrischen Festigkeit des Eingangs/Ausgangs (1,5 kVDC) wurde im Werk durchgeführt. Dieser Test darf vor Ort nicht wiederholt werden, da dies zu Schäden am Konverter und zum Erlöschen der Garantie führen kann.
Schutz vor Reinigungsmitteln: Das Modul ist nicht hermetisch abgedichtet; verhindern, dass Reinigungsflüssigkeiten in das Gehäuse eindringen.
Abstandsanforderungen: Sorgen Sie für ausreichend Platz um das Modul herum für die Wärmeableitung und Verkabelung sowie für die Einhaltung von Kriech- und Luftstrecken.
V. Anwendungsleitfaden und Auswahlempfehlungen
1. Anleitung zur parallelen Anwendung
Wenn ein höherer Strom benötigt wird, können die beiden Ausgänge des APF195 parallel geschaltet werden:
Verbindungsmethode: Verbinden Sie Vo1+ mit Vo2+ und Vo1- mit Vo2-. Schließen Sie die Last zwischen den parallel geschalteten positiven und negativen Anschlüssen an.
Keine Maßnahmen zur Stromaufteilung erforderlich: Das interne Design gewährleistet eine automatische Stromaufteilung.
Gesamtausgangsleistung: 0,26 A / 6,2 W.
Hinweis: Nach der Parallelschaltung darf die Gesamtausgangsleistung 6,2 W nicht überschreiten und die Ausgangsspannung bleibt 24 V.
2. Leistungsberechnung für die Kompatibilität der GSI12x-Serie
| Lasttyp |
Stromverbrauch pro Gerät |
Anzahl der Geräte pro APF195 |
-Konfigurationsmethode |
| GSI127 |
Ca. 3,1 W (geschätzt) |
1 Gerät |
Parallelschaltung beider Ausgänge zur Bereitstellung einer Gesamtleistung von 6,2 W zur Deckung des Einschaltstrombedarfs. |
| GSI124/GSI122 |
Ca. 1,5 W (geschätzt) |
2 Geräte |
Versorgen Sie ein Gerät pro Ausgang mit Strom. insgesamt 6,2 W ausreichend. |
| Andere 24-V-Geräte |
Kommt auf den Verbrauch an |
Gesamtverbrauch ≤ 6,2 W |
Verteilen Sie die Last je nach Situation. |
3. Empfehlungen zur Auswahlentscheidung
3.1 Positionierung innerhalb der APF-Serie
Der APF195 ist das Modell mit dem niedrigsten Stromverbrauch der APF-Serie (6,2 W) und wurde für die Stromversorgung externer Geräte mit geringem Stromverbrauch entwickelt. Die APF-Serie umfasst außerdem:
APF196: 24 VDC 3 A (72 W), für höheren Leistungsbedarf.
APF197: 24 VDC 5 A (120 W).
APF198: 24 VDC 7,5 A (180 W).
APF200/201/202: Versionen mit Ex-Zertifizierung.
Benutzer sollten das geeignete Modell basierend auf dem Gesamtlaststromverbrauch und der Frage auswählen, ob eine Ex-Zertifizierung erforderlich ist. Der APF195 wurde speziell für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie die galvanischen Trenneinheiten der GS1xx-Serie entwickelt.
3.2 Auswahl neuer Projekte
Für neue Projekte, die Strom für 1–2 GSI12x-Einheiten oder andere 24-V-Geräte mit einem Gesamtverbrauch von ≤6,2 W und einer Eingangsstromquelle von 9,4–36 VDC benötigen, ist der APF195 204-195-000-021 die ideale Wahl. Die Hutschienenmontage und die kompakten Abmessungen erleichtern die Integration in Schaltschränke.
3.3 Wartung des Altsystems
Für Systeme, die die frühere Version APF195 011 verwenden, ist die Version 021 ein direkter Ersatz. Überprüfen Sie vor der Bestellung die Kompatibilität der Montageabmessungen und der elektrischen Schnittstelle (normalerweise sind diese identisch). Es wird empfohlen, die Kompatibilität mit Meggitt zu überprüfen.
3.4 Überlegungen zur Ex-Konformität
Obwohl der APF195 selbst normalerweise nicht direkt in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt wird (er wird normalerweise in einem Schrank für sichere Bereiche installiert), versorgt er eigensichere Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen (z. B. Sensoren über Sicherheitsbarrieren) mit Strom. Daher sind die eigenen Zertifizierungen des APF195 (z. B. IEC/EN 60950) für die Gesamtsystemkonformität erforderlich.
3.5 Ersatzteilstrategie
Für Benutzer mit mehreren VM600-Systemen ist die Bevorratung mehrerer APF195-Einheiten sinnvoll, da es sich um ein gemeinsames externes Strommodul handelt, das verschiedene GSI-Einheiten mit Strom versorgen kann. Die Menge der Ersatzteile sollte anhand der Anzahl und Verteilung der GSI-Einheiten im System bestimmt werden.
