使用高性能电源计划时无法设置电源模式（使用高性能电源计划时无法设置）

许多不断发展和新兴的应用正在突破功率精度、功耗和性能的界限。例如，激光切割、等离子切割、焊接、印刷和其他制造技术等应用需要更强大的AC-DC 转换器电源装置(PSU)。考虑到激光切割市场的增长以及激烈的竞争格局，PSU在提高激光切割性能方面还有很大的改进空间。

许多商用PSU 无法完成以必要的精度和功能（例如支持高频脉冲负载）提供高达10 千瓦的可靠电力的任务。应对这些挑战的一部分是了解这些要求苛刻的应用所需的PSU 的性能要求和功能。本应用说明旨在向设计或安装具有多功能PSU 的高性能和高精度设备的专业人员介绍现代PSU 技术的必要性以及如何选择合适的PSU 解决方案。

为高性能应用选择PSU 的挑战

激光切割等应用正在突破PSU 性能的界限。最新的激光切割机使用高频脉冲功率更快、更准确地切割各种材料，通常不需要后处理或专用切割工具。这是激光切割机变得更加复杂和自动化以更好地与传统加工技术竞争的更大趋势的一部分。因此，激光切割机越来越多地应用于汽车、造船和航空航天制造领域。

现代激光切割机必须克服的障碍之一是激光切割机电源的质量和性能造成的可靠性和性能限制。这是因为市场上最终用于激光切割机的许多PSU 都是通用三相AC-DC 转换器。此外，为了降低机器成本，一些设计者和激光切割机组装商更喜欢使用满足激光器最低要求的成本最低的PSU。然而，这通常会导致性能不佳、频繁维护和PSU 更换，从而导致停机时间过长、激光切割速度变慢，最终导致可靠性问题，从而降低激光切割机的精度和穿透力。

为现代激光切割机选择PSU 时要考虑的主要方面是处理高频动态负载、宽交流输入电压、可变直流输出电压、即使在工业环境中常见的极端操作条件下的监控和可靠性的能力。以下各节讨论这些注意事项。

处理高频动态负载

最新激光切割机和激光切割应用的成功依赖于以最高精度快速、高效地切割各种材料。这需要对激光峰值功率、脉冲频率和占空比进行极其精确的控制。许多激光切割应用中常用的PSU 并不是为高频动态负载提供精确的功率输出和可靠性而设计的。未指定的PSU 不仅更有可能在这些操作条件下发生故障，而且故障可能会导致浪涌和干扰，从而损坏激光器的其他电子组件。利用具有适当电路的PSU 来减少负载振荡并优化PSU 与负载之间的功率因数变得越来越重要。

适应宽交流输入电压范围

激光器在一个国家设计、包括在许多其他国家制造的零件、在不同国家组装并运往全球任何地方的情况并不少见。承受全球电网电压（包括家庭和工业电压）的能力是激光系统设计者和供应商的竞争优势。因此，能够支持宽范围交流输入电压的激光切割机PSU 可以降低设计、供应或维修激光切割产品线的复杂性，这些PSU 适合每个电网供电电压范围。这不仅节省了开发过程中的设计时间，而且还简化了激光切割单元未来的维护和维修，具有更多通用部件。

启用可变直流输出电压设置和监控

许多类型的激光器对电压变化非常敏感，即使很小的电压变化也会导致激光器经历大的电压或电流波动。为了保证激光器可靠、安全的运行，激光切割机电源需要有精确的直流电压控制和监控系统。由于激光切割机通常用于各种不同的应用和材料厚度，因此PSU 电压输出的广泛变化也有助于确保激光切割机的精确操作。由于激光切割机的直流输出PSU 取决于三相交流输入的行为，因此仔细监控PSU 的输入电压对于准确的直流输出电压也至关重要。这需要实时监控输入和输出电气参数以及能够适应工业设施中常见的环境和操作变化的复杂PSU 控制器。

极端环境下的可靠性

早期的激光切割系统以前仅在原始实验室或自己的专用区域中发现。制造设施。由于激光切割机现在与其他切割机进入相同的空间，它们现在还必须处理极端工业环境中相同的碎片和波动的环境条件。在这些条件下，颗粒、腐蚀性/反应性气体、切割碎片和湿气的进入会显着缩短电气元件的使用寿命，或者随着时间的推移以不可预测的方式降低其性能。

鉴于激光切割机对输入功率的精确要求，可靠且坚固耐用的PSU 变得越来越重要。对于某些环境，风扇冷却PSU 太容易受到环境损坏。需要Ingress 和更可靠的召回方法。其中一项技术使用冷板和对内部组件和结构进行精密设计的热管理，可以确保在最恶劣的工业环境中的长期可靠性。

利用创新PSU 技术的力量

Bell Power Solutions TCP3500/4000 和TXP3500/4000 系列三相AC-DC 转换器解决了工业级PSU 的这些注意事项，其可选功能可支持高达100 kHz 的高频动态负载。 TCP/TXP 系列转换器采用3-115 V 和277-200 V（线对线）的通用三相交流输入电压范围设计，提供与工业和公用电网电力系统的全球兼容性。此功能可满足在全球工厂中运行的激光切割和其他工业机器的需求。

该转换器采用模块化设计，能够并行运行多达16 个单元，总功率达到57.6 kW，并通过有源均流功能进行增强，以避免阵列中任何单个单元的负载过大。虽然信号单元的单个功率输出可以达到4000 W，但这些转换器足够紧凑，可以在2U 19" 机架中容纳4 个单元。如此小的占地面积和高输出功率满足了紧凑性和高功率密度（16 W /in) 3) PSU 解决方案和高总输出功率。

此外，TCP/TXP转换器系列包括标称输出电压为28V、48V和90V的型号，即将推出60V选项，可调范围为10至32VDC、10至50VDC和30至100VDC 。这些可调电压范围可满足各种激光切割和工业机器输入电压要求。 TCP/TXP 系列PSU 的一个关键优势是能够使用行业标准RS5 接口调节全范围输出电压，并在485 毫秒内完成设置，并对Vout 设置命令提供极快的200 微秒响应。此外，每个TCP/TXP PSU单元都配备了基于DSP架构的内部电压监控系统，这有助于确保每个三相交流输入的电压处于最佳状态，无论激光切割机还是工业机器。所需的直流输出。

对于激光切割应用来说，最重要的是可选的脉冲负载操作能力，它可以适应从DC 到100 kHz 频率、占空比为0 到100% 的动态负载。由于路径电感器的精心设计以及形态电容器的添加以消除负载上的振荡，因此该功能成为可能。此功能意味着TCP/TXP 系列PSU 甚至可以支持高频动态负载，而不会因市场上常见的PSU 常见的内部组件故障而导致疲劳和故障。

为了进一步提高TXP PSU 的可靠性，TCP 系列PSU 采用冷板冷却设计表面，无需内部风扇。液体冷却或传导冷却可用于使TCP 系列PSU 保持良好的工作温度，同时实现可靠的性能，MTBF 远远超过正式发布的PSU 的标准时间。 TCP3500 还有一个带有集成冷板的版本，也满足半导体行业对无硅间隙垫/间隙填充物的要求，因为冷板功能消除了气流，并且特殊设计减少了潜在的工艺污染。

审稿编辑：郭婷