當(dāng)前太陽(yáng)能的大規(guī)模應(yīng)用推動(dòng)光伏行業(yè)整體向前發(fā)展，同時(shí)，LED技術(shù)又刮起了一股新能源節(jié)能風(fēng)。隨著砷化鎵在光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)、光電子領(lǐng)域、微電子領(lǐng)域以及軍事電子領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，生產(chǎn)砷化鎵晶棒的晶爐控制系統(tǒng)愈發(fā)起到舉足輕重的作用。在此基礎(chǔ)上，如何保障對(duì)溫度條件要求苛刻的晶爐安全持續(xù)生產(chǎn)，如何為整個(gè)控制系統(tǒng)選擇合適又可靠的供電配置顯得至關(guān)重要。本案例中，普爾世直流電源和DC UPS冗余方案在單晶爐和多晶爐控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用使用戶(hù)避免了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并從繁瑣的人工日常監(jiān)控中解放出來(lái)，獲得了用戶(hù)的高度認(rèn)可與衷心贊譽(yù)。

二、 基于晶爐控制系統(tǒng)的方案
1. 問(wèn)題描述
       本方案中，客戶(hù)是以砷化鎵、鍺等半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)、銷(xiāo)售為主營(yíng)的高科技企業(yè)。這些半導(dǎo)體材料是太陽(yáng)能、LED、微電子等行業(yè)不可或缺的原材料。單晶爐內(nèi)晶體生長(zhǎng)是整個(gè)生產(chǎn)中的最關(guān)鍵的工藝。每個(gè)砷化鎵晶體在爐內(nèi)的生長(zhǎng)周期長(zhǎng)達(dá)4~6天，生長(zhǎng)過(guò)程中爐內(nèi)溫度通過(guò)控制器調(diào)控以階梯方式增長(zhǎng)。在此周期中，一旦對(duì)控制器的直流供電中斷，控制器的設(shè)定溫度就會(huì)復(fù)位到起始值，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)實(shí)際溫度與晶體生長(zhǎng)所需溫度無(wú)法匹配，致使石英單晶爐或多晶爐內(nèi)的溫度發(fā)生不規(guī)則變化，進(jìn)而可能導(dǎo)致晶爐中正在生長(zhǎng)的砷化鎵晶體報(bào)廢，甚至?xí)馉t內(nèi)溫度過(guò)高，使得石英爐體膨脹而報(bào)廢。其整個(gè)過(guò)程將造成砷化鎵晶體、石英爐爐體、時(shí)間、電力以及人工成本等近百萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。客戶(hù)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)幾次停電事故，起因是控制系統(tǒng)前端的AC UPS因本身質(zhì)量問(wèn)題而使輸出供電中斷，引起對(duì)控制器的直流供電回路中斷進(jìn)而導(dǎo)致控制系統(tǒng)失控。AC UPS系統(tǒng)的體積大，輸出干擾強(qiáng)，故障率高等附帶缺點(diǎn)也為客戶(hù)造成了很大的困擾。如圖1為原交流UPS供電方案。

綜上所述，用戶(hù)原供電方案的問(wèn)題可總結(jié)為：
1） 原方案只是針對(duì)市電斷電有所準(zhǔn)備，但是一旦AC UPS本身發(fā)生故障，會(huì)使其后單路連接的控制器的直流供電中斷，進(jìn)而導(dǎo)致全部控制系統(tǒng)癱瘓；
2） 由于AC UPS很難做到絕對(duì)的“零切換”，市電斷電時(shí)，需要一定的切換時(shí)間，而如果后續(xù)直流電源沒(méi)有一定的緩沖能力，會(huì)造成對(duì)控制器的供電不夠穩(wěn)定；
3） 如果AC UPS的輸出干擾無(wú)法被后續(xù)的直流電源有效屏蔽，可能引起控制器的錯(cuò)誤關(guān)斷或其它誤動(dòng)作；
4） AC UPS附帶的電池體積龐大，因此整個(gè)供電系統(tǒng)只能放置在晶爐柜外，除了安裝非常不方便，其內(nèi)置風(fēng)扇還會(huì)造成噪聲污染。

2. 需求分析
       基于以上種種弊端，普爾世向用戶(hù)建議在既有的雙路交流輸入的基礎(chǔ)上，使用穩(wěn)定、高可靠性的直流電源和DC UPS，為相應(yīng)負(fù)載提供穩(wěn)定不間斷的輸入。因?yàn)殡p路冗余DC UPS無(wú)論是在系統(tǒng)外市電缺失的情況下還是其本身發(fā)生故障，都能夠保證自動(dòng)切換至電池為其后的電路供電，在本方案中即為晶爐控制器供電，從而使控制器完成最后一次工作然后關(guān)機(jī)，并按要求進(jìn)行軟硬件通訊，發(fā)送相應(yīng)信號(hào)到上位機(jī)，方便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決回路問(wèn)題，以此來(lái)有效地保護(hù)爐體設(shè)備不受意外斷電的影響。
此外，客戶(hù)還希望電源和DC UPS能夠安裝于專(zhuān)門(mén)的空間有限的晶爐控制柜內(nèi)，這就對(duì)冗余系統(tǒng)的體積也做了一定的要求。

3. 方案確定
       目前普爾世電源給客戶(hù)提供的產(chǎn)品包括CS10.244、UB10.241和YR2.DIODE。CS10.244是輸出為24V的直流電源，最大額定負(fù)載為10A；UB10.241為直流不間斷電源，輸出為10A，24V；YR2.DIODE是雙路10A二極管冗余解耦模塊，能夠有效隔離冗余的電源，徹底避免輸出回路間的耦合，實(shí)現(xiàn)真正的冗余備用功能。電源，DC UPS，冗余模塊三者構(gòu)成了最高可靠性的直流回路。以下是普爾世電源產(chǎn)品，圖2為CS10.244, 輸出為24V10A電源，圖3為UB10.241，輸出為24V， 10A DC UPS。

       整個(gè)直流供電系統(tǒng)還需要配備兩塊鉛酸電池 (12V/12Ah) ，以及為DC UPS配備信號(hào)通訊系統(tǒng)。鉛酸電池用來(lái)在主回路斷電時(shí)為DC UPS供電；信號(hào)通訊系統(tǒng)則用來(lái)告知客戶(hù)在各個(gè)使用情況下的回路狀態(tài)，以便對(duì)故障電路做出第一時(shí)間報(bào)警。
       圖4是普爾世為客戶(hù)提供的解決方案接線圖。圖中綠燈①亮則表示系統(tǒng)主回路供電正常，DC UPS回路正常；紅燈②亮則表明直流UPS處于電池供電緩沖模式；紅燈③亮則表示電池本身質(zhì)量測(cè)試不通過(guò)，需要更換電池。

由上述方案的選定，再結(jié)合用戶(hù)的原方案對(duì)比可知，PULS普爾世為用戶(hù)提供的新方案可以解決以下問(wèn)題：
1） 不管是市電斷電還是雙路冗余的DC UPS其中一路本身發(fā)生故障，都能夠切換到電池，持續(xù)為其后連接的控制器進(jìn)行直流供電，并及時(shí)作出報(bào)警，便于相關(guān)人員采取一定措施，避免造成損失；
2） 市電斷電時(shí)，由于是直流電源切換到電池，中間不會(huì)產(chǎn)生停頓，真正做到“零切換”時(shí)間，使其對(duì)控制器的供電足夠穩(wěn)定；
3） 直流輸出的干擾相對(duì)較小，不易引起控制器的錯(cuò)誤關(guān)斷或其它誤動(dòng)作；
4） 不僅其附帶電池體積小，而且整個(gè)供電系統(tǒng)的體積總和也十分小巧，放置在狹窄的晶爐柜內(nèi)非常合適，降低了接線的復(fù)雜度，免除了不必要的安裝麻煩。

三、 總結(jié)
       普爾世電源的卓越技術(shù)，高可靠性，高效率，強(qiáng)大的輸出能力，配套電池的長(zhǎng)壽命，最快捷的更換維修時(shí)效，最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)不但能為客戶(hù)帶來(lái)最穩(wěn)定的電力輸出，最高的可用性以及方便的后期維護(hù)性，也為客戶(hù)帶來(lái)了最滿意的使用效果。
普爾世電源是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)DIN導(dǎo)軌式工控電源的德國(guó)公司，在導(dǎo)軌式工控電源市場(chǎng)具有先進(jìn)的生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)和領(lǐng)先的全球市場(chǎng)份額。在中國(guó)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和出口復(fù)蘇的大環(huán)境下，作為世界公認(rèn)的工控電源領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)袖，普爾世電源時(shí)刻密切關(guān)注國(guó)內(nèi)整體行業(yè)的走向，并全力支持國(guó)內(nèi)的工控行業(yè)的技術(shù)升級(jí)。