Alimentación de espacios reducidos en sistemas de control industrial

Al abrir un gabinete de control industrial lo primero que notará es la gran exigencia a la que se somete un espacio muy reducido. Los controladores, los módulos de comunicación y los sistemas de E/S se agrupan de forma más compacta, incluso mientras los niveles de potencia continúan aumentando. Se crea un efecto casi de olla a presión si se considera el problema de mantener el calor bajo control dentro de un espacio tan limitado.

Esto deja a los ingenieros de diseño en una posición en la que tienen que sopesar algunos compromisos. Las fuentes de alimentación de gama más alta pueden satisfacer los requisitos térmicos y de seguridad, pero pueden superar el presupuesto de la aplicación. Las opciones de menor costo pueden reducir el costo inicial, pero pueden plantear problemas relacionados con la eficiencia, la refrigeración y el cumplimiento normativo.

TRACO Power aborda estos desafíos con su serie TXO (Figura 1). Con un rango de 45 W a 500 W, la gama de CA/CC de armazón abierto está diseñada para aplicaciones industriales sensibles a los costos que necesitan hacer un uso cuidadoso del espacio a la vez que admiten un funcionamiento seguro y predecible.

Figura 1: Un ejemplo representativo de la serie TXO. (Fuente de la imagen: TRACO Power)

TXO 45

El dispositivo TXO 45 es el punto de entrada a la serie y sirve para aplicaciones industriales de menor potencia. Proporciona 45 W en un formato compacto de armazón abierto de 2" x 3", que se adapta fácilmente a placas de control, sistemas empotrados y equipos basados en sensores. La unidad utiliza una topología de convertidor flyback, lo que la sitúa en el extremo más sencillo de la gama TXO.

El diseño sin ventilador y refrigerado por convección del TXO 45 se adapta perfectamente a los sistemas que no requieren refrigeración por aire forzado, lo que mantiene una gestión térmica sencilla. La eficiencia típica es de alrededor del 85 %, y está disponible en versiones de 12, 15, 24 y 48 V para una variedad de tareas de automatización y control más pequeñas.

TXO 60

El dispositivo TXO 60 es el siguiente paso respecto al TXO 45, ya que ofrece 60 W en el mismo factor de forma de 2” x 3”. Es ideal para sistemas de control ampliados, diseños de adaptación y aplicaciones que necesitan un aumento modesto de potencia sin pasar a un espacio mayor.

El TXO 60 también utiliza refrigeración por convección natural y ofrece una eficiencia alrededor del 85 %. El consumo sin carga se mantiene por debajo de los 100 mW, manteniendo el consumo bajo mientras la fuente está en reposo. El TXO 60 también ofrece un tiempo de retención de 60 ms a 230 VCA, lo que permite que la salida permanezca estable ante breves caídas en la alimentación de CA entrante.

TXO 120

El dispositivo TXO 120 tiene el mismo espacio de 2” x 3”, lo que eleva su nivel de salida máximo a 120 W. Está destinado a paneles de control densos, puertas de enlace de IoT, centros de comunicación y otros sistemas donde el espacio es limitado pero las necesidades de potencia están creciendo.

El TXO 120 utiliza una topología de convertidor LLC, que ayuda a elevar la eficiencia hasta un 92 % y reduce el calor residual en niveles de salida más altos. También añade corrección de factor de potencia activa, extrayendo energía de la línea de CA de una manera más limpia y controlada. Bajo convección natural, la unidad tiene una potencia nominal de 100 W hasta los +50 °C. Con refrigeración por aire forzado, puede entregar los 120 W completos hasta los +50 °C.

TXO 150

El dispositivo TXO 150 es donde la serie va más allá del formato compacto de 2” x 3” y pasa a un espacio mayor de 2” x 4” para albergar una salida de 150 W. El área de placa adicional alivia las exigencias térmicas a este nivel de potencia y hace que la unidad sea una mejor opción para controladores industriales, sistemas HMI y equipos de automatización de media potencia.

Al igual que el TXO 120, utiliza una topología de convertidor LLC y corrección activa del factor de potencia. Con una eficiencia típica del 90 %, el TXO 150 está diseñado para cargas sostenidas más altas. Tiene una clasificación de 120 W con convección natural hasta +50 °C, o los 150 W completos con refrigeración por aire forzado.

TXO 300

El dispositivo TXO 300 pasa a un chasis de armazón abierto más grande de aproximadamente 3" x 5", lo que refleja el aumento a una salida de 300 W. Está dirigido a plataformas complejas de automatización, controladores industriales y equipos de prueba y medición, donde el controlador necesita mayor visibilidad sobre las condiciones de energía.

El TXO 300 también utiliza una topología de convertidor LLC y corrección activa del factor de potencia. La eficiencia alcanza hasta el 88 %. El cambio más importante es que el TXO 300 integra la fuente de alimentación en una coordinación más estrecha con el resto del sistema. El encendido/apagado remoto permite al controlador del sistema poner la fuente de alimentación en modo de espera sin cortar la alimentación de corriente alterna. Una señal Power Good indica al controlador cuándo la salida de CC es estable y se encuentra dentro de la tolerancia, lo que ayuda a evitar el arranque durante una caída de tensión o un fallo. La salida en modo de espera de 5 V mantiene activa la lógica de control de baja potencia cuando la salida principal está desactivada, mientras que la detección remota corrige la caída de voltaje en tendidos de cables más largos.

Para obtener una potencia de salida total de 300 A se requiere refrigeración por aire forzado. Con convección natural, la potencia de salida es de 180 W para los modelos de 12 V y 15 V, y de 200 W para las versiones de 24, 36, 48 y 56 V.

TXO 500

El dispositivo TXO 500 es el modelo superior de la serie, que pasa a un paquete de 4” x 6” con un soporte en L para montaje en chasis, y ofrece hasta 500 W para máquinas más grandes, líneas de automatización industrial, plataformas de pruebas y medición, y sistemas de control de alta potencia. La corriente de salida alcanza hasta 37,5 A en el modelo de 12 V, lo que extiende la serie a aplicaciones como motores, actuadores y placas de procesamiento de alta potencia.

El TXO 500 incluye las mismas características de integración inteligente que el TXO 300 para coordinar el comportamiento de la potencia a nivel de sistema. Incluye encendido/apagado remoto, una señal de Power OK, una salida en modo de espera de 5 V y detección remota. También añade ajuste del voltaje de salida, lo que permite recortar la salida de CC nominal dentro de un rango limitado para adaptarse mejor a los requisitos del sistema. El TXO 500 utiliza una topología de convertidor LCC, lo que le ayuda a alcanzar una eficiencia de hasta el 92 %. También conserva la corrección de factor de potencia activo.

Con convección natural, la potencia de salida es de 240 W para los modelos de 12 V y 15 V, y de 290 W para las versiones de mayor voltaje. Con refrigeración por aire forzado, la potencia de salida asciende a 450 W para los modelos de 12 V y 15 V, y a los 500 W completos para las demás versiones.

Características compartidas en toda la serie TXO

La serie TXO presenta varias características de núcleo. El aislamiento reforzado de entrada a salida de 3000 VCA está presente en toda la gama (algo poco común fuera de los productos aprobados para uso médico), lo que proporciona separación entre la entrada de CA y el voltaje bajo de salida para proteger a los trabajadores y a la electrónica sensible.

Todos los modelos TXO cuentan con certificación de seguridad según las normas IEC/EN/UL 62368-1, lo que permite una integración fiable en equipos industriales de conformidad global sin necesidad de un rediseño de seguridad adicional. El filtrado de compatibilidad electromagnética (EMC) de clase B EN 55032 incorporado limita el ruido eléctrico y las interferencias a la vez que reduce la cantidad de filtrado externo necesario.

La familia TXO incorpora protección contra cortocircuitos, sobrevoltaje y sobrecorriente, lo que ayuda a prevenir daños tanto en la fuente de alimentación como en los componentes posteriores durante condiciones de falla. La serie funciona de -20 °C a +70 °C, con funcionamiento a plena carga hasta +50 °C y funcionamiento continuo hasta +70 °C con disminución de potencia.

Para obtener más información, visite las fuentes de alimentación CA/CC de la serie TXO de Traco Power.