중복 다이오드 모듈: 디커플링을 통한 안정적인 전력

RECOM DIN rail power supply for solar and wind energy systems
중복 다이오드 모듈은 산업 자동화, 제어 캐비닛, 통신 장비 및 기타 중요한 분야에서 DC 전력 시스템의 안정성을 강화하는 데 사용됩니다. 이 모듈의 주요 기능은 둘 이상(N+1)의 전원 공급장치 출력을 병렬로 연결해 오류 중복성을 제공하거나 전력을 공유하는 한편, 한 공급장치에서 다른 공급장치로 전류가 역류하지 않도록 방지하는 것입니다. 일반적인 응용 분야로는 PLC 시스템, 공정 제어, 기계 자동화, 안전 관련 제어 회로, 전기통신 장비, 그리고 24V 또는 48V DC 산업용 전력 분배 등이 있습니다. 예기치 않은 다운타임으로 인해 막대한 비용이 발생하거나 다운타임이 용납될 수 없는 상황에서는 중복 다이오드 모듈이 시스템의 전력 가용성을 보장합니다.

작동 원리

RACPRO1-RD40 중복 다이오드 모듈 블록 다이어그램
그림 1: RACPRO1-RD40 블록 다이어그램
작동 원리는 단순합니다. 각 전원 공급장치를 단방향 디커플링 소자를 통해 부하로 연결하는 것입니다.
중복 다이오드 모듈은 크게 두 가지 기능이 있습니다.

  1. 오류 격리 및 역전류 보호: 전원 공급장치 또는 그 업스트림 공급이 실패하는 경우, 중복성 모듈은 고장 난 장치로 역전류가 유입되지 않도록 차단하면서 남은 공급장치가 계속 부하에 전력을 공급하도록 합니다(그림 1). 이렇게 하면 완전한 O 링 중복성이 보장됩니다. 즉, 전원 공급장치 한 대가 출력 단락으로 오류를 일으키더라도 부하에는 계속 전력이 공급됩니다.

  2. 전류 조합 및 전력 공유: 모듈은 둘 이상(N+1)의 전원 공급장치 출력을 결합해 전체 가용 출력 전류를 늘리는 동시에 한 공급장치에서 다른 공급장치로 전류가 역류할 위험을 없애 줍니다.

시스템 설계 권장 사항

중복 다이오드 모듈은 적절하게 설계된 전원 아키텍처의 일부로 사용할 때 가장 효과적입니다. 전원 공급장치는 각각 독립적으로 보호해야 하고, 올바른 치수를 지정해야 하며, 가능한 독립적인 회로 차단기를 통해 별도의 업스트림 회로에서 전원을 공급받아야 합니다. 이렇게 해야 단일 업스트림 오류로 인해 전체 DC 공급 시스템이 중단되는 것을 방지할 수 있습니다.

간단히 말해, 중복 다이오드 모듈은 내결함성 DC 전력 시스템을 구축하는 간결하고 안정적인 방식입니다. 이 모듈은 전원 공급장치를 역전류로부터 보호하고, 고장 난 장치를 격리하며, 공급 경로 하나가 손실되어도 중요한 부하가 계속 작동하도록 합니다. 다음 예시는 일반적인 내결함성 배열을 보여줍니다(단, 이는 모든 상황을 다룬 것은 아님).

중복 DC 전원 공급장치 구성

예시 1: 전체 중복 전원 공급장치

이는 두 개의 독립적인 전원 공급장치 출력을 결합하여 고도의 내결함성을 갖춘 DC 공급을 구성하는 전형적인 중복 전원 공급장치 배열입니다.
RACPRO1-RD40 모듈을 사용한 전체 중복 전원 공급장치 배선 다이어그램
오류 유형 발생 가능성 결과
오류 없음 100% 최대 부하(960W)
회로 차단기 #1 또는 #2 불필요 동작 1 변화 없음
위상 드롭아웃 2 No change (full power with 2 out of 3 phases)
느슨한 배선 PSU1 또는 PSU2 DC 출력 3 변화 없음
PSU1 또는 PSU2 전원 차단(OTP) 4 변화 없음
PSU1 또는 PSU2 오류 출력 개회로 5 변화 없음
PSU1 또는 PSU2 오류 출력 단락 6 변화 없음

예시 2: 전류 공유 전원 공급장치

이 예시에서는 똑같은 전원 공급장치 두 대의 출력을 결합해 출력 전류를 2배로 높입니다.
RACPRO1-RD40을 사용한 전류 공유 전원 공급장치 배선 다이어그램
오류 유형 발생 가능성 결과
오류 없음 200% 최대 부하(960W)
회로 차단기 #1 또는 #2 불필요 동작 1 100% 최대 부하(480W)
위상 드롭아웃 2 변화 없음(2/3상으로 최대 전력)
느슨한 배선 PSU1 또는 PSU2 DC 출력 3 100% 최대 부하
PSU1 또는 PSU2 전원 차단(OTP) 4 100% 최대 부하
PSU1 또는 PSU2 오류 출력 개회로 5 100% 최대 부하
PSU1 또는 PSU2 오류 출력 단락 6 100% 최대 부하

예시 3: HV DC 백업 전원 공급장치

이 예시는 고압 DC 백업 소스(이 경우 24V 배터리 뱅크)를 통합해 무중단 저압 DC 공급장치 출력을 발전하는 방법을 나타낸 것입니다.
RACPRO1-RD40 모듈을 사용한 HV DC 백업 전원 공급장치 배선 다이어그램
오류 유형 발생 가능성 결과
오류 없음 100% 부하(480W)
회로 차단기 #1 또는 #2 불필요 동작 1 변화 없음(대체 공급으로 자동 전환)
AC 위상 드롭아웃 2 변화 없음(백업 HVDC 공급으로 자동 전환)
HV DC 드롭아웃 3 변화 없음(AC 전력 공급)
PSU1 또는 PSU2 전원 차단(OTP) 4 변화 없음
느슨한 배선 AC 또는 HV DC 입력/td> 5 변화 없음
느슨한 배선 PSU1 또는 PSU2 DC 출력 6 변화 없음
PSU1 또는 PSU2 오류 출력 개회로 7 변화 없음
PSU1 또는 PSU2 오류 출력 단락 8 변화 없음

예시 4: AC 위상 중복성

이 예시는 단상 전원 공급장치 3개 배열을 나타낸 것으로, 각 장치는 3상 공급장치로부터 별도의 위상에서 전력을 공급받습니다. 하나 이상의 위상만 능동 상태로 유지되는 한, DC 공급장치 작동이 보장됩니다.
캐스케이드 RACPRO1-RD40 모듈을 사용한 AC 위상 중복성 배선 다이어그램
오류 유형 발생 가능성 결과
오류 없음 100% 부하(240W)
회로 차단기 #1, #2 또는 #3 불필요 동작 1 변화 없음
1/3 AC 위상 드롭아웃 2 변화 없음(남은 2상에서 전력 공급)
2/3 AC 위상 드롭아웃 3 변화 없음(남은 위상에서 전력 공급)
PSU1, PSU2 또는 PSU3 전원 차단(OTP) 4 변화 없음
느슨한 배선 L1, L2 또는 L3 입력 5 변화 없음
느슨한 배선 PSU1, PSU2 또는 PSU3 DC 출력 6 변화 없음
PSU1, PSU2 또는 PSU3 오류 출력 개회로 7 변화 없음
PSU1, PSU2 또는 PSU3 오류 출력 단락 8 변화 없음

예시 5: 내결함성 배터리 충전기

이 예시는 고용량 배터리를 고속 충전하는 데 2상 AC 전원 공급장치를 사용한 배열을 나타낸 것입니다. RACPRO1-S480/24 전원 공급장치를 정전류 모드로 전환해 최대 전체 출력 전류를 40A로 엄격히 제한합니다. 이렇게 하면 PWM 충전 컨트롤러 설계가 간소해집니다. 배터리 셀이 충분히 사전 충전될 때까지 초기 충전 전류를 제한한 다음, 전체 고속 충전 전류를 켜기만 하면 됩니다. 메인 위상 중 한쪽이나 PSU가 고장 나더라도 계속 충전되지만, 20A로 제한됩니다. RACPRO1-RD40에는 70VDC 회수 전압 내성도 있어 배터리 부하 덤프 과도 및 서지로부터 AC/DC 전원 공급장치를 효과적으로 보호합니다.
RACPRO1-RD40을 사용한 내결함성 배터리 충전기 배선 다이어그램

예시 6: 세로 방향 설치

대부분의 전기 캐비닛에는 레일이 가로 방향으로 장착되어 있으며, 많은 DIN 레일을 장착한 전원 공급장치는 표준 세로 방향으로 장착했을 때만 자유 대류 냉각이 적절하게 이루어지도록 설계되어 있습니다.

하지만 RACPRO1 시리즈는 예외입니다. 세로로 정렬된 레일에 가로 방향으로 장착하는 경우를 포함해 어떤 비표준 방향으로 장착해도 디레이팅은 15%에 불과합니다. 또한 경쟁사 제품보다 폭이 훨씬 좁아 레일에서 차지하는 공간도 적습니다.

결론

우수한 복원력과 내결함성을 갖춘 DC 전원 아키텍처를 설계하는 데 복잡한 엔지니어링이나 폭넓은 캐비닛 공간이 꼭 필요한 것은 아닙니다. RACPRO1-RD40과 같은 능동 정류기 중복성 모듈을 구현하면 단일 장애 지점을 제거하고, 최적의 전력 효율을 유지하며, 중요한 산업 분야에서 최대한의 업타임을 보장할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

아니요. RACPRO1-RD40은 9~56V DC로 DC 입력 범위가 넓습니다. 즉, 똑같은 모듈로 12V, 24V, 36V 또는 48V DC 시스템이 모두 지원됩니다.
RACPRO1-RD40은 AC/DC 전원 공급장치보다 내부 부품이 훨씬 적어서 본질적으로 더 높은 안정성을 제공합니다. 이 제품의 예상 작동 수명은 40°C에서 268,000시간입니다(연속 작동 시 30년 이상).
RACPRO1-RD40은 전체 부하(40A)에서 효율성 99.5%로 작동합니다. 즉, 모듈 전체의 전력 손실은 미미한 수준입니다.
RACPRO1-RD40의 무부하 소비 전력은 공급 전력 24V에서 200mW에 불과해, 부하 범위 0%~100% 전체에서 손실량이 극히 적습니다.
RACPRO1-RD40은 일반적인 파워 다이오드가 아니라 능동 정류기를 사용하기 때문에 삽입 손실을 140mV로 낮게 유지합니다.
아니요. RACPRO1-RD40은 최대 5초간 최대 60A를 처리할 수 있으므로 높은 돌입 전류도 무리 없이 통과합니다.
아니요. 입력 측 AC/DC 전원 공급장치에는 이미 단락 방지 기능이 내장되어 있으므로 이 기능은 필요하지 않습니다. 중복성 모듈 내에 중간 SCP 기능을 추가하면 전원 공급장치 자체의 SCP 메커니즘이 정상적으로 작동하지 못할 수 있습니다.
아니요. RACPRO1-RD40은 EN 61000-6-4 Class B 배출 및 EN 61000-6-2 Class B 내성 기준에 대해 모두 인증을 받았으므로 전체 시스템의 EMC 성능에 영향을 미치지 않습니다.
용도
  Series
1 RECOM | RACPRO1-RD Series | AC/DC, DIN-Rail, Single Output
Focus 신규
  • 슬림 디자인(폭 43mm)에 25° 푸시인 커넥터 탑재
  • 도구 없이 빠른 장착 및 분리 가능
  • 넓은 DC 입력 범위 9V~56V 지원
  • 12V, 24V, 48V 전원과의 연동 운전 가능
2 RECOM | RACPRO1-S240 Series | AC/DC, DIN-Rail, 240W, Single Output
Focus 신규
  • 슬림 디자인(폭 39mm)에 25° 푸시인 커넥터 탑재
  • 능동형 역률 보정 기능 탑재(역률 >0.95)
  • 능동형 돌입 전류 제한 기능
  • DC 입력 전압 범위 88-370VDC
3 RECOM | RACPRO1-S480 Series | AC/DC, DIN-Rail, 480W, Single Output
Focus 신규
  • 슬림 디자인(폭 52mm)에 25° 푸시인 커넥터 탑재
  • 능동형 역률 보정 기능 탑재(역률 0.95)
  • 능동형 돌입 전류 제한 기능
  • DC 입력 전압 범위 88-370VDC
4 RECOM | RACPRO1-T480 Series | AC/DC, DIN-Rail, 480W, Single Output
Focus
  • Slim Design (52mm) with 25° Push-In connectors
  • Fast tool-less mounting and demounting
  • PFC >0.9 and Active Inrush Current Limitation
  • DC-Input Range 430V to 815V/850V 10s
5 RECOM | RACPRO1-T960 Series | AC/DC, DIN-Rail, 960W, Single Output
Focus
  • Slim Design (80mm) with 25° Push-In connectors
  • Fast tool-less mounting and demounting
  • PFC >0.9 and Active Inrush Current Limitation
  • DC-Input Range 430V to 815V/850V 10s