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다기능 전원 공급 장치를 사용하여 지능형 화재 안전 및 보안 시스템 신속 구현

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글/Art Pini, DigiKey 북미 편집자 제공

최첨단 건물, 특히 고층 구조 설계자는 신뢰할 수 있는 화재 및 보안 경보 시스템, 화재 통제, 비상 응답자 통신 리피터, 비상 조명, 액세스 제어 시스템을 제공해야 한다. 지능형 시스템은 회선 전력이 손실되거나 손상된 경우에도 상태 통신을 계속 작동하고 유지해야 하는 안정적인 전원 공급 장치에 점점 더 의존하고 있다. 또한 변화하는 설계 요구 사항을 충족할 수 있도록 다양한 응용 분야에 대해 비용 효율적이고 확장 가능해야 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해 설계자는 표준 AC-DC 전원 공급 장치, 배터리 충전기, DC 무정전 전원 공급 장치(DC UPS), Modbus 또는 CAN 버스 통신을 통합하는 기성 DIN 레일 실장 디지털 보안 전원 공급 장치로 전환할 수 있다. 이러한 요소는 심각한 중단 상황에도 시스템이 정확하게 작동할 수 있도록 대화형으로 작동한다. 다양한 보안 시스템 구성을 수용하기 위해 12V, 24V, 36V, 48V의 DC 출력을 가진 공급 장치를 사용할 수 있다. 전원 공급 장치 상태는 LED 표시등을 통해 로컬로 보고되며 계전기 접점 폐쇄를 통해 원격으로 보고된다.

이 기사에서는 설계자가 현대 건물에서 직면하는 전력 보안 문제에 대해 설명한다. 그런 다음 MEAN WELL의 전형적인 지능형 보안 전력 시스템을 살펴보고 여러 비상 백업 시스템에 적용하는 방법을 알아본다.

보안 시스템 전원 공급 장치

건물의 보안 시스템에는 화재 예방, 액세스 제어, 경보, 비상 조명, 비상 통신이 포함되며 건물 보안 시스템은 치명적인 사고 발생 시 건물 입주자와 비상 응답자의 안전을 보장하기 위한 것이다. 건물 및 화재 안전 규정에는 이러한 중요 시스템에 2개 이상의 전원이 있어야 하며 그 중 하나는 충전용 배터리여야 하고 보안 시스템 전력은 무정전이어야 한다. 따라서 보안 시스템의 전력 요구 사항에는 전원 공급 장치, DC UPS 및 배터리 충전기가 포함된다. 시스템이 원격 위치에 적용된 경우 사용자에게 모든 이상 현상을 경고하기 위해 상태 보고도 필요하다.

MEAN WELL은 일체형으로 된 지능형 보안 전원 공급 장치인 DRS-240/480 제품군 형태로 이러한 요구 사항에 고유한 솔루션을 제공한다. DRS-480-24 24V, 480W 출력 버전과 같은 이러한 제품군에서 전원 공급 장치는 시스템 설계를 간소화하기 위해 단일 DIN 레일 실장 모듈에 AC-DC 전원 공급 장치, 배터리 충전기, DC UPS가 포함된 통합 다기능 장치이다. 백업 배터리 팩과 경보 제어 모듈과 함께 이 공급 장치는 기본 보안 화재 경보 제어 시스템의 기반을 형성한다(그림 1).

DRS-480-24 전원 공급 장치는 90V ~ 305V AC 또는 127V ~ 431V DC에서 작동된다. 모듈은 폭이 110mm (4.3인치)이고, 높이가 125.2mm(4.9인치)이며 깊이가 150.7mm(5.9인치)이다. 최대 93.5%의 효율로 외부 대류 냉각을 사용하여 -30℃ ~ +70℃의 주변 온도에서 작동할 수 있다. 이는 전류 과부하, 과전압, 배터리 오장착 시 회로 보호에 대해 보호된다. 또한 부족한 배터리 분리 기능이 있다.

DRS-240/480 제품군은 출력 전력 레벨이 240W 또는 480W이고 출력 전압 레벨은 12V, 24V, 36V 또는 48V로 4가지가 있다. 전원 공급 장치 크기는 전력 정격에 따라 다르다. DRS-240은 이미 언급한 DRS-480보다 비교적 작다. 크기는 폭이 85.5mm(3.4인치)이고 높이가 125.2mm(4.9인치)이며 깊이는 129.2mm(5.1인치)이다.

공급 장치는 DIN 레일 TS-35/7.5 또는 15에 설치할 수 있다. 여러 모듈은 DIN 실장으로 인해 서로 인접하게 배치되어 공간을 절약할 수 있다. DIN이 실장되면 계전기 기반 상태 및 Modbus 또는 CAN 버스를 통한 직렬 통신과 같은 연결을 위한 배선이 전면 패널에서 모두 이루어지기 때문에 쉽게 액세스할 수 있다(그림 2).

전원 공급 장치에는 입출력 전력 연결 외에도 AC 고장, DC OK, 배터리 부족/비정상/분리 또는 충전기 고장 상태를 나타내는 유형 C 단극 쌍투(SPDT) 계전기 접점도 있다. RJ-45 통신 포트는 Modbus 또는 CAN 버스를 통한 모니터링 및 제어를 위해 직렬 데이터 인터페이스를 제공한다. 이러한 버스는 출력 전압, 전류 또는 온도에 대한 상태 업데이트를 전달하고 장치 켜기/끄기, 설정 출력 전압/전류 레벨을 포함한 장치를 제어하는 데 사용된다. 또한 정전류, 정전압, 부동 전압, 테이퍼 전류, 배터리 온도 보정, 충전 시간을 포함한 배터리 충전 파라미터를 설정하는 데 사용된다.

상단 왼쪽 사분면의 DIP 스위치는 2단계(정전류 후 정전압) 또는 3단계(정전류 후 정전압 후 부동) 충전을 사용하여 여러 유형의 리튬 또는 납축 배터리와 일치하도록 충전기 특성을 수동으로 설정할 수도 있다(그림 3).

충전 곡선은 옵션 SBP-001 지능형 배터리 충전 프로그래밍 장치를 사용하여 프로그래밍할 수도 있다.

전원 공급 장치는 전력 모니터, 배터리 충전기, UPS로서의 추가 역할을 지능적으로 제어하기 위해 소자가 추가된 클래식 펄스 폭 변조(PWM) 스위치 모드 전력 설계를 사용한다. 역률 보정(PFC)와 전자파 장해(EMI) 필터링은 코어 전원 공급 장치를 우선한다.

스위칭 듀티 사이클의 PWM 제어는 전압 및 전류 피드백을 기반으로 한다. 과전압 보호(OVP), 과부하(OVL) 전류, 고온 보호(OTP)를 위한 설계에 규정되어 있다. 마이크로 컨트롤러 장치(MCU)는 배터리 충전, 배터리 모니터링 및 통신에 다중 모드를 제공한다.

[그림 4] 제품 구성도는 배터리 충전, UPS 기능, PFC 및 전력 모니터링을 포함한 DRS-240/480 제품군 지능형 보안 다기능 전력 모듈을 보여준다. (이미지 출처: MEAN WELL)

DRS-240/480 지능형 보안 전원 공급 장치 응용 분야

건물 및 화재 규정에서 설비 전력 중단 발생 시 백업 전력을 사용하여 작동하기 위해 많은 화재, 보안 및 안전 시스템을 요구한다. 이러한 시스템은 무선 통신이 어려운 건물에서 작동하는 비상 응답자에게 능동적인 통신 지원을 제공하는 양방향 증폭기(BDA)이다. 비상 응답자의 무선 통신에서 신호를 증폭하고 재전송하기 위한 리피터 역할을 한다.

BDA 및 관련 안테나는 여러 층에 분산되어 있는 고층의 대형 구조물에서 특히 유용하며 이러한 시스템은 BDA를 건물 외부 응답자 신호에 연결하여 내부적으로도 전달할 수 있다. BDA는 정상 주 전원에 문제가 발생하는 경우에도 전력이 필요하다. 관련 배터리를 포함한 DRS-240/480 전원 공급 장치는 주 전원이 손실된 경우 배터리 백업 DC UPS 모드로 전환하여 전력을 보장한다. AC 주 전원이 120V 라인의 경우 범위가 79V ~ 89V AC로 내려가거나 220V 라인의 경우 범위가 132V ~ 187V AC로 내려가면 DC UPS 기능이 활성화되고 전력이 배터리 백업으로 전환된다.

또한 비상 전력 시스템은 구조물을 피할 때 입주자와 응답자를 안내하고 지원하는 시스템에 백업 전력을 공급한다. 예시 시스템에는 불이 들어오는 출구 표지판, 대피 경로 투광 조명, 비상 조명이 포함된다(그림 6).

이 조명 제어 시스템에서 DRS-240-12는 백업 전원을 제공하여 주 전원에 문제 발생 시 중요한 비상 조명과 표시를 유지한다. 이 공급 장치는 정격 12V, 240W이며 최대 20A까지 공급할 수 있다.

지능형 보안 전원 공급 장치에 대한 추가 응용 분야로는 건물의 화재를 보고하고 추적하는 데 도움이 되는 화재 경보 및 화재 감지 시스템이 있다. 이러한 시스템은 소방관에게 화재 위치와 화재 크기에 대한 중요한 정보를 제공한다.

DRS-240/480 계열 지능형 보안 전원 공급 장치 제품군

MEAN WELL DR-240/480 계열의 전원 공급 장치는 최대 전원 출력이 240W 또는 480W인 7가지 모델로 제공된다. 최대 전력 출력에는 모든 부하, 주 출력 및 배터리 충전에 대한 출력 전력이 포함된다. 배터리 충전 전류는 과부하를 방지하기 위해 기본 출력 전류를 토대로 자동으로 조정된다. 이 계열에는 12V, 24V, 36V, 48V의 출력 전압이 포함된다(표 1).

이러한 지능형 전원 공급 장치의 향상된 기능으로 인해 기존 공급 장치보다 더 많은 안전 인증이 필요하다. 이러한 전원 공급 장치는 다음을 포함하여 전 세계적으로 규정되는 보안 시스템의 표준 및 건물 규정을 준수한다.

• 미국: Underwriters Lab UL2524 - 빌딩 내 양방향 비상 무선 통신 향상 시스템 2019를 위한 표준

• 미국: 미국 화재 예방 협회 NFPA 1221 - 비상 서비스 통신 시스템 2019의 설치, 유지 보수, 사용에 대한 표준

• 유럽: 표준화 기구(CEN) EN 54-4: 화재 감지 및 화재 경보 시스템 파트 4: 전원 공급 장치 1997

• 영국: BS EN. 54-4 화재 감지 및 화재 경보 시스템 전원 공급 장치 1998

• 중국: GB 17945-2010 - 화재 비상등 및 대피 표시 시스템 2009

결론

MEAN WELL DRS-240/480 일체형 다기능 보안 전원 공급 장치는 전원 공급 장치, DC UPS 및 배터리 충전기를 콤팩트한 단일 DIN 레일 모듈로 통합한다. 전압, 전류, 온도 과부하로부터 완벽하게 보호되고 내장된 상태 보고 기능을 사용하여 스마트 빌딩을 위한 다양한 지능형 보안 및 화재 시스템의 기반을 형성하기 위해 빠르게 통합할 수 있다. 

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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