¿Dos fuentes de alimentación de CC idénticas en paralelo para redundancia?

Estoy tratando de diseñar un sistema de respaldo de energía para mi acuario de agua salada. En resumen, el sistema estará alimentado por una fuente de alimentación de 12 V CC mientras la alimentación de red esté encendida. En caso de corte de energía, el sistema cambiará automáticamente a una fuente de batería hasta que vuelva la red eléctrica. En este punto, volverá a cambiar a la fuente de alimentación de 12 V CC. Creo que tengo todo eso resuelto, sin problemas.

Lo único en lo que estoy atascado es en la fuente de alimentación de 12 V CC que hace funcionar el sistema en condiciones normales. Si esta fuente de alimentación falla, el sistema lo detectará como una falla de energía y cambiará al banco de baterías. Las baterías eventualmente se agotarán porque están diseñadas para soporte vital a corto plazo, no para funcionamiento indefinido. En este punto, parece que la mayor debilidad del sistema es la fuente de alimentación de 12 V CC que hace funcionar el sistema durante el funcionamiento normal.

Entonces, mi pregunta: ¿sería seguro conectar dos fuentes de alimentación idénticas de 12 V CC en paralelo solo con fines de redundancia? Tenga en cuenta que NO estoy tratando de obtener capacidad adicional de esta configuración, solo redundancia. Una fuente de alimentación podría manejar muy fácilmente toda la carga. Las fuentes de alimentación en cuestión serán de 12V 40A, y el consumo del sistema ronda los 300W.

Gracias de antemano por cualquier ayuda con respecto a esto.

Normalmente, daría un diodo O los dos suministros juntos, no los conectaría directamente en paralelo. (Suponiendo que pueda manejar la caída de aproximadamente 0,3 V en un diodo Schottky. Si no, hay controladores FET or-ing que podría investigar).
Gracias. Soy más un aficionado a la electrónica y no había oído hablar de este concepto antes. Buscaré diferentes métodos para unir los suministros para ver si esto encaja en mi aplicación.
Para 300W de 12V, una configuración de diodo-OR desperdiciaría mucha energía y requeriría diodos bastante sustanciales. Dependiendo de la electrónica posterior al diodo, la caída de voltaje del o de los diodos también podría afectar su funcionamiento.
¿Por qué no un simple relé para cambiar a la fuente de alimentación de respaldo de 12 V CC, en caso de que se pierdan los 12 V principales? Puedo sugerir un SPDT.
agregado al último comentario: el relé NO conectaría la pata neutral a la segunda fuente de alimentación en caso de pérdida de 12 VCC. los contactos NC serían para la posición de CC principal, siendo la bobina de 12 V CC, por supuesto.
agregado al último comentario: creo que NO y NC serían opuestos a los anteriores, pero entiendes la idea. Y esto sería fácil de conectar siempre que tenga las fuentes de alimentación y otras cosas.

Respuestas (3)

Debería volver a pensar en su topología si la confiabilidad es realmente tan importante. Su punto de falla más probable es el relé de conmutación, no la fuente de alimentación de 12 V.

Configuraría el sistema para que siempre funcione con la batería de 12 V, solo que la fuente de alimentación carga la batería cuando la línea de alimentación está disponible. Así es exactamente como funciona el sistema de 12 V de su automóvil. Siempre está conectado a la batería, pero la batería se carga cuando el alternador está funcionando.

Las baterías de plomo-ácido se pueden mantener en su voltaje de "carga flotante" indefinidamente sin sufrir daños. El sistema del alternador y el regulador en un automóvil generalmente se establece en 13,6 V. Dado que generalmente estará cargando durante largos períodos de tiempo, puede ser un poco más conservador, como 13,0 - 13,2 voltios.

Para lograr esto, obtenga una fuente de alimentación de "12 V" que se pueda ajustar un poco. Muchos pueden. Coloque un diodo Schottky entre la salida de la fuente de alimentación y la batería de plomo-ácido de 12 V, luego ajuste la fuente de alimentación para el voltaje de carga flotante deseado en la batería. El voltaje real de la fuente de alimentación será un poco más alto debido al diodo. Incluso puede agregar fuentes de alimentación redundantes, cada una con su propio diodo si lo desea.

Debe asegurarse de que su equipo de 12 V pueda manejar el rango completo de voltaje desde la batería casi agotada hasta la batería llena y con carga flotante. 10-14 V sería un buen objetivo. 9-14 V aún mejor.

Este sistema incluso puede soportar múltiples fuentes de alimentación y múltiples baterías. Así es como se vería:

Este esquema permite tantas fuentes de alimentación y baterías como desee. Hay un diodo por fuente de alimentación por batería para cargar. Eso es lo que son D1-D6 en este ejemplo. Luego hay un diodo por batería hasta la carga final. Eso es lo que son D7 y D8 en este ejemplo.

Ya dijo que tiene un bate. respaldo. Entonces, para usar la analogía de su automóvil, realmente quiere un alternador de respaldo, en caso de que falle, por supuesto.
¿Quiere hacer funcionar tres fuentes de alimentación al mismo tiempo? ¿Y sin LED?
@Tim: Como dije, muestro una topología general que se adapta a múltiples baterías y múltiples fuentes de alimentación. Toda la conmutación es automática y sin piezas mecánicas. No dijo exactamente cómo funciona su sistema de conmutación, pero podría estar usando un relé, lo cual desaconsejo.
¿Qué tienes en contra de los relés? El relé de mi ventilador de CA tiene más de 40 años y todavía funciona.
@Tim: Es un juego de probabilidad, y una muestra de uno no tiene sentido. Las cosas con partes móviles generalmente tienen una vida útil más corta que los dispositivos de estado sólido.
sí bien, tenemos nuestras entradas. ¿Qué diseño elegirá nuestro concursante?
@Tim: Parece que no entiendes cómo funciona este sitio. Lo que ve son respuestas a una pregunta, no entradas a un concurso. Si cree que conoce una forma mejor, escriba su propia respuesta. Incluso en sus propios términos, no ha "entrado" en el "concurso". Los comentarios nunca son respuestas, solo comentarios. No se pueden rechazar y no se revisan por pares, como las respuestas, por lo que no tienen mucho sentido. También se pueden eliminar eventualmente.
@OlinLathrop, gracias por esta respuesta. Mi plan original era funcionar con baterías y cargar con una fuente de alimentación de CC cuando estaba encendido, pero no estaba seguro del voltaje. He confiado en cargadores inteligentes en el pasado para hacer estos cálculos por mí. Si tuviera que seguir esta ruta, ¿cree que un voltaje de 13.0 - 13.2 será seguro para las baterías a largo plazo?
@Pat: Ver mi tercer párrafo. Sin embargo, siempre consulte la hoja de datos para ver qué recomienda el fabricante.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Fuentes de alimentación en paralelo con indicadores de alimentación. V+ estará aproximadamente 0,7 V por debajo del voltaje de salida de la fuente de alimentación debido a la caída del diodo. Ambas fuentes de alimentación están encendidas todo el tiempo y, si son del mismo tipo, probablemente compartirán la carga al 50/50.

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simular este circuito

Figura 2. Fuente de alimentación conmutada por relé. Ambas PSU encendidas todo el tiempo pero una en modo de espera.

esquemático

simular este circuito

Figura 3. El relé DPDT cambia la red eléctrica a la segunda fuente de alimentación (evitando que desperdicie energía cuando PSU1 está funcionando). Un segundo contacto cambia el lado de CC.

Tenga en cuenta que mis esquemas muestran F1 como un punto común de falla. Lo mismo es probablemente cierto para el suministro de su hogar. Debe tener eso en cuenta al diseñar el sistema.

Si quieres desperdiciar energía, hazlo de esa manera. Mi solución anterior activa la fuente de alimentación de reserva solo cuando se pierden 12 VCC. ¡Y uso menos piezas! tan pocos, no necesitaba un esquema para explicarlo.
No estoy seguro de cuál es el problema, Tim. Los LED? Son opcionales (pero útiles) y consumirán alrededor de 1 kWh por año; cuestan entre 0,10 € y 0,20 c €, según la ubicación. Aparte de eso, el circuito usa dos diodos o un relé. No puede ser más simple.
Dijiste que tienes dos fuentes de alimentación funcionando al mismo tiempo, en uno de tus diseños. Sí, los LED son bonitos. Y el fusible común podría ser un talón de Aquiles.
Necesito una configuración similar para un "SAN de los pobres" en el trabajo. Estoy alimentando discos duros giratorios adicionales fuera de la carcasa de una computadora. Si la fuente de alimentación muere en las unidades RAID, podría perder datos. Me gustaría unir dos como en la Figura 3 de arriba. Mi sala de servidores está en respaldo de batería, por lo que no es una preocupación. Sin embargo, una fuente de alimentación defectuosa es. @transistor, ¿tiene números de pieza para relés compatibles arriba en la Fig. 3?

No, generalmente no es seguro conectar en paralelo dos fuentes de alimentación (incluso del mismo modelo) a menos que admitan explícitamente dicho modo de operación. Algunos chips de fuente de alimentación (como el LTM4625 ) están diseñados para colocarse en paralelo en la misma placa de circuito. Si se configuran correctamente, las fuentes de alimentación de banco se pueden conectar en paralelo para compartir la carga.

No puedo encontrar rápidamente una fuente de alimentación de pared que admita el funcionamiento en paralelo. Tal suministro también requeriría la capacidad de operar con su salida alimentada por el otro suministro cuando falla la energía de la pared. Es posible que deba ajustar sus especificaciones o simplemente tener una mayor capacidad de respaldo de batería para cumplir con sus requisitos. Tener una alarma cuando la energía de la batería está en uso es estándar para computadoras/UPS de TI, lo que lo alertaría si falla el suministro de 12 V o la energía de la pared.

Gracias, este es un buen fondo. La capacidad es bastante buena, ya que espero que ejecute mi configuración durante 10 horas con mucho margen de maniobra. Mi principal preocupación con las fuentes de alimentación redundantes es cuando estoy fuera por negocios. Trabajo desde casa y apenas estoy fuera de casa por más de 10 horas seguidas. Además, las fallas de energía en mi área son relativamente raras. Sin embargo, una falla en la fuente de alimentación podría tener el mismo efecto que un corte de energía de varios días si estoy fuera, para lo cual el sistema no está diseñado. Consideraré más las opciones y realmente le agradezco su aporte.
Si es posible, cablee las dos fuentes de alimentación desde circuitos diferentes. ¿Tendría más sentido tener dos sistemas de soporte vital (¿bomba de aire?) funcionando con fuentes de alimentación separadas?
¿Dos fuentes de alimentación de CC idénticas en paralelo para redundancia?
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