MagnaLOAD Standard Control Modes and Introducing Shunt Regulator and Rheostat
다양한 DC 소스에 대한 제어 유연성을 제공하기 위해, MagnaLOAD DC 전자부하기는 사용자가 선택할 수 있는 여러 제어 모드를 갖추고 있습니다:
- 전압 모드
- 전류 모드
- 전력 모드
- 저항 모드
- 션트 레귤레이터 모드
- 가변저항 (ARx 시리즈, WRx 시리즈)
선택된 제어 모드, 프로그래밍된 설정값, 그리고 연결된 DC 소스에 의해 구동되는 전압 및 전류에 따라, MagnaLOAD는 정전압, 정전류, 정전력 또는 정저항 중 적절한 레귤레이션 상태를 자동으로 선택합니다.
일반적으로 MagnaLOAD를 레귤레이션되는 DC 소스에 연결할 때, MagnaLOAD는 DC 소스와 동일한 레귤레이션 상태로 작동하도록 구성해서는 안 됩니다. 이 경우 두 제품 간에 제어 불안정이 발생할 수 있습니다. 대신, 예를 들어 DC 소스가 전압을 레귤레이션하고 있다면, MagnaLOAD는 전압 모드를 제외한 다른 제어 모드로 설정해야 합니다.
간단한 MagnaLOAD 애플리케이션에서는 제품을 원하는 레귤레이션 상태로 구동하고, 설정값이 초과되면 폴트로 차단하는 것이 필요합니다. 이러한 간단한 애플리케이션의 경우, 원하는 레귤레이션 상태 이외의 설정값은 최대값으로 설정하고, 트립 포인트는 제품을 차단할 원하는 수준으로 설정해야 합니다. 고급 MagnaLOAD 애플리케이션에서는 제품이 트립되지 않도록 크로스오버 설정값 한계를 설정하여 DC 소스의 동작을 추가로 검증할 수 있어야 합니다. 이러한 고급 애플리케이션의 경우, 사용 가능한 설정값은 원하는 크로스오버 포인트로 프로그래밍해야 하며, 트립 포인트는 안전 한계로 프로그래밍할 수 있습니다.
전압 제어 모드
전압 제어 모드에서 MagnaLOAD는 전압과 전력 레귤레이션 사이에서 자동 크로스오버되지만, 다른 모든 상태보다 정전압 레귤레이션을 우선합니다. 그림 1은 간략화된 전압 모드 작동 다이어그램을 보여줍니다.
전압 제어 모드는 DC-DC 컨버터 및 DC 전원공급장치와 같이 DC 소스가 정전류 또는 정전력인 애플리케이션에서 널리 사용됩니다.
전류 제어 모드
전류 제어 모드에서 MagnaLOAD는 전류와 전력 레귤레이션 사이에서 자동 크로스오버되지만, 다른 모든 상태보다 정전류 레귤레이션을 우선합니다. 그림 2는 간략화된 전류 모드 작동 다이어그램을 보여줍니다.
전류 모드에서 MagnaLOAD는 정전류 레귤레이션 상태에서 전류 설정값을 유지하면서 입력 전압의 변동을 허용합니다. 전류 레귤레이션은 일반적으로 전자부하기에서 가장 많이 요구되는 사항이며, 마찬가지로 전류 제어 모드는 MagnaLOAD에서 가장 일반적으로 사용되는 모드입니다. 전류 제어 모드는 배터리 또는 커패시터 방전, DC-DC 컨버터 테스트, DC 전원공급장치 테스트와 같은 애플리케이션에서 가장 많이 사용됩니다.
전력 제어 모드
전력 제어 모드에서 MagnaLOAD는 전류와 전력 레귤레이션 사이에서 자동 크로스오버되지만, 다른 모든 상태보다 정전력 레귤레이션을 우선합니다. 그림 3은 간략화된 전력 모드 작동 다이어그램을 보여줍니다.
전력 모드에서 MagnaLOAD는 정전력 레귤레이션 상태에서 전력 설정값을 유지하면서 입력 전압 및 전류의 변동을 허용합니다. 전력 제어 모드는 오토레인징 DC 전원공급장치 또는 연료전지와 같이 DC 소스의 전체 전력 동작 범위가 넓은 테스트 애플리케이션에서 널리 사용됩니다.
저항 제어 모드
저항 제어 모드에서 MagnaLOAD는 다른 모든 레귤레이션 상태보다 정저항 레귤레이션 상태를 우선합니다. 그림 4는 간략화된 저항 모드 작동 다이어그램을 보여줍니다.
최대 16비트 프로그래밍 분해능으로, 저항 제어 모드는 원하는 저항값을 설정값으로 정밀하게 프로그래밍할 수 있습니다. MagnaLOAD는 그림 4에서 회색으로 표시된 설정값 경계 내에서 정저항 레귤레이션으로 동작합니다. 연결된 DC 소스가 DC 버스를 경계 설정값 한계 중 하나로 구동하면, MagnaLOAD는 적절한 레귤레이션 상태로 자동 크로스오버됩니다. 저항 제어 모드는 수동 저항기만 사용하는 애플리케이션에서 가장 많이 사용됩니다.
션트 레귤레이터 제어 모드
션트 레귤레이터 모드는 Magna-Power가 MagnaLOAD 제품 라인을 위해 개발한 새로운 제어 모드로, 가장 필수적인 기능 중 하나로 빠르게 자리잡았습니다. 션트 레귤레이터 모드에서 MagnaLOAD는 프로그래밍된 전압 임계값이 초과될 때까지 전력을 처리하지 않습니다. 사용자는 원하는 전압 임계값과 원하는 소산 전류를 설정합니다. MagnaLOAD가 활성화되면, 대기 상태로 유지되면서 DC 버스 전압을 모니터링합니다. DC 전압이 프로그래밍된 전압 임계값 이상으로 상승하면, MagnaLOAD는 1 ms 이내에 프로그래밍된 전류 설정값으로 작동하여 DC 버스의 에너지를 소산합니다. 이 모드에서 MagnaLOAD는 보호 장치처럼 작동하여 DC 버스가 프로그래밍된 전압 임계값을 초과하지 않도록 합니다. 션트 레귤레이터 모드는 브레이크 시 버스 전압이 상승할 수 있는 브러시리스 DC 드라이브가 있는 애플리케이션에서 특히 유용합니다. 그림 5는 션트 레귤레이터 모드의 간략화된 작동 다이어그램을 보여줍니다.
션트 레귤레이터 모드는 진동 및 빠른 온오프 전환을 방지하기 위한 내장 히스테리시스 기능을 갖추고 있습니다. MagnaLOAD가 션트 레귤레이터 모드에서 작동을 시작하는 전압 임계값은 프로그래밍된 전압 설정값에 기기 최대 정격 전압의 1%를 더한 값입니다. 예를 들어, ARx6.75-1000-14 (6.75 kW, 0-1000 Vdc, 0-14 Adc) MagnaLOAD가 션트 레귤레이터 모드에서 500 Vdc로 프로그래밍된 경우, MagnaLOAD는 다음과 같이 계산된 전압 임계값에서 에너지 소산을 시작합니다:
MagnaLOAD는 DC 버스 전압이 500 Vdc 아래로 떨어질 때까지 에너지를 계속 소산합니다. 버스 전압이 다시 510 Vdc 이상으로 상승하면, MagnaLOAD가 다시 작동합니다. 일부 애플리케이션에서는 이 1% 가산값의 수정이 필요할 수 있으며, 소프트웨어에서 EPROM 값을 편집하여 수정할 수 있습니다. 자세한 내용은 Magna-Power 지원팀에 문의하십시오.
션트 레귤레이터 모드에서 사용할 MagnaLOAD의 용량을 선정할 때, 전압 임계값에서 작동 시 MagnaLOAD의 전류 용량을 고려하는 것이 중요합니다. 위의 예시를 사용하여, ARx6.75-1000-14의 프로그래밍된 전압 설정값이 500 Vdc인 경우, 이 MagnaLOAD의 전압 임계값은 510 Vdc이므로 최대 전류 설정값은 다음과 같습니다:
가변저항 제어 모드 (ARx 시리즈 및 WRx 시리즈 전용)
ARx 시리즈 및 WRx 시리즈 MagnaLOAD의 전력 소비 단은 선형 소자와 직렬로 결합된 스위칭 저항 매트릭스로 구성됩니다. 가변저항 제어 모드는 선형 소자를 우회하여 MagnaLOAD의 스위칭 저항 매트릭스를 직접 제어할 수 있도록 합니다. 대부분의 전자 부하 장치는 내부 MOSFET를 상승 및 하강시키면서 다양한 제어 모드에 대한 슬루 레이트를 지정해야 하지만, 가변저항 제어 모드는 MOSFET의 램프 시간 제약 없이 진정한 스텝 응답을 제공하여 하나의 저항에서 다른 저항으로 즉각적인 전환이 가능합니다.
가변저항 제어 모드에서는 총 31가지의 저항 상태를 사용할 수 있습니다. 각 저항 상태에는 MagnaLOAD 모델의 최대 정격 전력보다 낮은 관련 전력 한도가 있으며, 이를 초과할 수 없습니다. 저항 상태는 DC 입력이 활성화된 상태에서 해당 저항 상태의 최대 전력 정격으로 즉시 전환할 수 있습니다. 각 저항 상태의 전력 한도를 초과하지 않는 한, 모든 저항 상태에서 모델의 최대 출력 전압 정격 또는 최대 출력 전류 정격을 달성할 수 있습니다.
사용 가능한 31가지 가변저항 저항값은 모델에 따라 다릅니다. 각 상태의 가변저항 저항값 및 전력 한도는 해당 제품 사용자 매뉴얼의 "Rheostat Mode" 섹션에 제공됩니다.