Как устроен блок силовых розеток с АВР BONCH-ATS/PDU 8A-6S-S/S? Тест и обзор схемотехники Оставить комментарий

Что это такое?

Начнем с того, что собой представляет данное устройство. Блок силовых розеток с АВР BONCH-ATS/PDU 8A-6S-S/S – устройство автоматического ввода резервного (АВР) питания для серверного и телекоммуникационного оборудования. Оно предназначено для автоматического переключения электроснабжения на резервную линию в случае отказа основной.

Все модификации блоков силовых розеток с АВР BONCH-ATS/PDU.

Зачем нужно?

Блок розеток имеет два ввода: А — основной и В — резервный. При пропадании напряжения на вводе А переключается на ввод В, обеспечивая непрерывное питание подключенных к розеткам устройств. При появлении напряжения на основном вводе А через некоторое время переключается на него обратно. Таким образом, можно достаточно легко зарезервировать питание устройств (с одним входом) от двух независимых линий.

Форм-фактор корпуса — блок розеток для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку (482,6 мм). Есть модификация в другом исполнении — BONCH-ATS/BOX.

Рис. 1 — Общий вид устройства АВР BONCH-ATS/PDU

Для демонстрации работы переключения мы записали короткое видео с подключенной к прибору лампой накаливания. Ниже показан процесс переключения с линии А на резервную линию В при отключении питания линии А. При записи ролика использовалась модификация 8A-2S/4C13-C14/C14, которая отличается только типом портов и вилок.

Как работает

На лицевой панели устройства есть следующие элементы:

Рис. 2 — Лицевая панель АВР BONCH-ATS/PDU

• А — двухцветный светодиод, показывающий состояние ввода А.
• В — двухцветный светодиод, показывающий состояние ввода В.
• Терморазмыкатель — кнопка красного цвета.

Индикация режима работы устройства следующая:

• Свечение зеленым — на линии ввода есть напряжение и она активна.
• Свечение желтым — на линии ввода есть напряжение и она в резерве.
• Свечение отсутствует — на линии ввода нет напряжения.

Как мы видим, никаких органов управления на устройстве нет, только индикация режимов работы.

В случае превышения максимально допустимой мощности (1700 Вт) терморазмыкатель отключает цепь нагрузки и предотвращает перегрев проводов. В отличие от плавкого предохранителя, для возобновления работы достаточно устранить источник перегрузки и нажать красную кнопку размыкателя.

Стоит отметить, что производитель указал на самом устройстве максимально допустимую мощность подключаемого оборудования (1700 Вт) только на наклейке, на задней стороне корпуса, которую не видно при установленном устройстве. А на вилках ввода А и В указана маркировка 16A250V~, на розетках для нагрузки также указано 16A250V~, что соответствует мощности в 3500 Вт. Это может сбить с толку конечного пользователя.

Производителем заявлены следующие характеристики:

Номинальное напряжение	220 B
Номинальный ток нагрузки	8 A
Подключаемая мощность	до 1700 Вт, мах
Рабочая частота	50–60 Гц
Время переключения	до 12мс
Степень защиты	IP20
Габариты (ВхШхГ)	484х45х45 мм
Тип портов	Schuko IEC603320 C13
Ввод электропитания	2 кабеля по 1.8 м
Вилка кабеля	Schuko / C14
Потребляемая мощность	1 ВА

Производителем также предложены две возможные схемы подключения устройства: 

Рис. 3 — Схема включения c двумя вводами питания

В данном случае вводы питания 1 и 2 подключены к разным устройствам распределения (Power Distribution Unit, PDU). Рассматриваемый блок силовых розеток BONCH-ATS/PDU — одновременно к обоим PDU. Это позволяет зарезервировать питание для устройств, которые обладают только одним блоком питания, а также проводить профилактические работы на любом из вводов питания.

Рис. 4 — Схема включения с одним вводом питания и ИБП

В этом случае АВР выступает в роли обходного (bypass) пути, что позволяет избежать отключения защищаемого оборудования, при выходе из строя ИБП, его обслуживании или при необходимости профилактики линии электропитания.

Что внутри?

Теперь давайте посмотрим, как реализована эта функциональность АВР, и попробуем разобраться в элементной базе, которая входит в состав устройства. Для этого нам потребуется бита TORX T10H. Откручиваем боковую стенку устройства с кабелями ввода А и В и извлекаем весь блок розеток.

Рис. 5 — Разборка устройства 

Рис. 6 — Внутренний конструктив устройства

Сердцем устройства является многослойная печатная плата (МПП), размещенная под металлической панелью с логотипом БОНЧ АЙТИ. Рассмотрим ее с двух сторон.

Рис. 7 — Печатная плата устройства с лицевой стороны

Рис. 8 — Печатная плата устройства с обратной стороны

Разберем наиболее значимые элементы. С лицевой стороны мы видим два реле с катушкой управления на 12 В (TE SHCRACK RT424012 / 6-1393243-3), которые обеспечивают коммутацию между линиями А и В во время работы устройства, модуль преобразователя AC-DC 220В-12В, который формирует напряжение 12 В для управления реле и питания остальной части схемы.

С обратной стороны основным элементом является микросхема — HEF4093BT. Это 4 элемента 2И-НЕ с триггерами Шмитта на входах. Она и отвечает за логику формирования сигналов управления реле во время переключения между линиями А и В. 

Теперь самое интересное — давайте посмотрим, как эти сигналы управления формируются. Для этого проанализируем работу схемы при подключении только линии А и посмотрим состояния реле. Приведу часть упрощенной принципиальной схемы силовой части:

Рис. 9 — Упрощенная принципиальная схема силовой части устройства

Рис. 10 — Фото участка печатной платы

Мы видим, что при подаче напряжения только на ввод А никакие части схемы не задействованы, кроме нормально замкнутых контактов (NC) реле K1 и К2 (8A/250VAC). Они напрямую соединяют ввод А с выходом на блок силовых розеток через терморазмыкатель с маркировкой MR1 10A/250VAC, что потенциально допускает ситуацию превышения тока реле свыше заявленного производителем. Также в данном PDU отсутствуют какие-либо дополнительные защиты от короткого замыкания и импульсных помех. Это следует учитывать при проектировании телекоммуникационного шкафа.

Теперь посмотрим, что происходит при подключении ввода В к сети. Через резисторы R17 и R18 сетевое напряжение подается на преобразователь AC-DC 220В-12В и формируется питающее напряжение для микросхемы HEF4093BT. Она, в свою очередь, формирует управляющие сигналы для P-канальных полевых транзисторов VT5 и VT6, которые коммутируют 12 В на реле К1 (ввод А) и К2 (ввод В). Здесь несколько странным выглядит применение резисторов типоразмера 1206 для R17/18, так как рабочее напряжение для них составляет обычно 200 В, что может привести к выходу из строя данной схемы питания.

Теперь вопрос, как же схема узнает, когда пропадает питание на вводе А и надо быстро переключиться на ввод В? Для этого от линии А через резисторы R1 и R2 и диодный мост VD1(MB6S) сделано выпрямление сетевого напряжения и формирование сигнала для HEF4093BT. Стоит обратить внимание, что здесь уже используются резисторы типоразмера 2512, с рабочим напряжением 250В.

Таким образом, вся работа системы АВР сводится к своевременному переключению блока силовых розеток на линии ввода А и В через электромагнитные реле. Этим же фактом обусловлено заявленное производителем время переключения <12 мс, так как в datasheet’е для реле RT424012 указано гарантированное время переключения — 7 мс. 

Выводы

Блок силовых розеток с устройством автоматического ввода резерва является простым и незаменимым устройством при необходимости быстрого переключения нагрузки между двумя независимыми линиями питания.

Особенностью этого устройства является то, что оно, сочетая в себе функции автоматического ввода резервного питания, ничем не отличается по размерам от стандартного блока PDU для горизонтального монтажа в 19-дюймовую стойку (482,6х44,4х44,4 мм). Если же необходима такая функциональность, но в другом форм-факторе, можно рассмотреть аналогичную модель BONCH-ATS/BOX. 

Из недостатков можно отметить, что устройство не имеет регулировки нижнего и верхнего порога переключения по напряжению, фиксируется только факт его пропадания. Это может быть критично для чувствительного к уровню напряжения оборудования. Также нет настройки порога, что следует считать допустимым провалом напряжения на вводе, когда нет необходимости осуществлять переключение на резервный ввод (этот порог формируется пассивными элементами схемы, которые могут иметь большой разброс параметров в партиях). Ранее мы уже отмечали, что возможна ситуация превышения максимального тока через реле, до срабатывания терморазмыкателя. При частой коммутации в таком режиме возможно подгорание контактов реле с последующим выходом из строя. Также отсутствует какая-либо грозозащита.

В будущих версиях устройства от данного производителя хотелось бы иметь расширенную защиту от КЗ и перенапряжения по вводам А и В, которая сейчас не реализована.

Где купить?

Купить все модификации БОНЧ АЙТИ можно в нашем интернет-магазине здесь.