Оценка интеллектуальных и нестатических источников энергии: рациональное разъяснение

Jun 03, 2023

Примечание редактора: документ, на котором основана эта статья, был первоначально представлен на Международном симпозиуме IEEE по разработке соответствия продукции (ISPCE) 2021 года, который состоялся виртуально в сентябре 2021 года.

Он перепечатан здесь с любезного разрешения IEEE. Авторские права 2021, IEEE.

Источники питания становятся все более сложными, поскольку разрабатываются системы для подачи питания по кабелям связи и другим инфраструктурным кабелям независимо от основного питания, подаваемого из электрической сети. В этом документе предлагается разъяснить, как правильно тестировать и измерять напряжение, ток и мощность в отношении этих источников питания или источников, которые не ведут себя как статический источник питания, поскольку система управления встроена в источник питания и включает обратную связь от удаленного источника питания. питаемое оборудование или распределительные кабели к источнику для поддержания правильной работы или даже для обеспечения непрерывной выдачи мощности.

Примеры таких интеллектуальных или нестатических источников питания включают технологии USB, Power over Ethernet (PoE), обратной подачи питания (RPF) и «интеллектуального управления сбоями». Эти технологии и интеллектуальные системы управления сбоями (иногда называемые «системами питания с управлением сбоями») могут включать в себя источники, которые распознают указанное соединение с каким-либо удаленным оборудованием, а затем включают питание и/или отключают/снижают уровень напряжения при возникновении неисправности. почувствовал. Обнаруженное состояние неисправности может включать в себя аномальное сопротивление нагрузки или цепи и/или имитацию человеческого вмешательства.

Неспособность провести соответствующие испытания и провести правильные измерения, основанные только на оценке исходного оборудования, может привести к вводу в эксплуатацию небезопасного оборудования и потенциально создать опасность поражения электрическим током и пожара в оборудовании или подключенных кабелях.

Есть много вещей, которые мы делаем на основе нашего обучения и опыта, не задумываясь об этом; мы называем эти базовые предположения, и они являются частью каждой маленькой частички нашей жизни. Когда дело доходит до испытаний на безопасность продукции, всегда предполагается, что мощность, необходимая для работы испытуемого оборудования (ИО), легко доступна и поступает от источников постоянного или переменного тока. Таким образом, мы указываем его на паспортной табличке продукта только в соответствии со стандартом безопасности, что, как правило, является достаточным. Но теперь нам необходимо изучить это более подробно, чтобы правильно применить оценку вторичных выходов тестируемого оборудования, называемого оборудованием источника питания (PSE), или мощности удаленного устройства, называемого устройством с питанием (PD). Используемый процесс хорошо известен и обычно называется предоставлением или настройкой, и мы будем использовать его в этом обсуждении. Обеспечение (обычно программное обеспечение/микропрограммное обеспечение) или настройка (обычно аппаратное обеспечение) включает в себя конкретное предоставление встроенного ПО/программного обеспечения, а также нагрузочного оборудования, которое необходимо настроить для различных требуемых нормальных, ненормальных и неисправных тестов. Также может потребоваться использование вспомогательного оборудования, которое взаимодействует с PSE для генерации определенных выходных данных или сигналов, которые необходимо измерить.

Рассматривая обычную ситуацию для многих приборов, офисного и коммерческого однофазного оборудования, получающего питание от сети, можно ожидать, что источник питания будет доступен в испытательной лаборатории, обеспечит необходимое напряжение и ток, указанные на паспортной табличке, и будет способен выдерживать Нормальный, ненормальный и аварийный токи, необходимые для правильной работы во время испытаний. Использование чистой энергии из сети, безусловно, будет достаточным для тестирования такого оборудования; наличие промежуточного регулируемого источника питания (локального генератора или источника переменного тока) требует более тщательного изучения перед началом испытаний. Ничего из этого даже не упоминается в стандартах безопасности, которые мы обычно используем; предполагается.

Когда продукт PSE также обеспечивает питание последующего оборудования, могут возникнуть трудности с его полным пониманием без предположений о характеристиках. При оценке ЧР необходимо понимать номинальную входную мощность (напряжение и ток или мощность). Однако для PSE, который подает питание на PD, стандарты безопасности обычно не требуют какой-либо маркировки этих источников. Таким образом, испытательная лаборатория должна определить и понять характеристики источника для оценки ЧР и, что, возможно, что более важно, должна понять, как обеспечить, чтобы источник выходного сигнала PSE был помещен в ситуацию, позволяющую проводить испытания таким образом, чтобы повторяет цель стандарта безопасности. А это может предполагать значительные знания оборудования и включать в себя вспомогательное оборудование, специальное программное обеспечение/прошивку и даже подключение представительного ПД. Эти концепции могут быть чуждыми многим оценкам безопасности продукции, которые часто включают только конкретное оборудование, представленное на оценку. Когда требуется дополнительное оборудование, это часто называют проверкой на уровне системы, и многие стандарты безопасности написаны на основе тестирования одной уникальной части оборудования, поскольку оборудование, подключенное при обычном использовании, часто неизвестно или даже может быть произведено не одним и тем же поставщиком. . Поскольку нестатические или интеллектуальные источники используют дополнительную управляющую информацию (на одном или обоих концах), это должно быть четко раскрыто и, в большинстве случаев, предусмотрены соответствующие модули передачи и приема только для того, чтобы схема вообще работала. Любое необходимое загрузочное оборудование поставляется в дополнение к другому оборудованию для обеспечения/настройки программного обеспечения/микропрограмм, которое может потребоваться.