选择需要考虑的几个方面:
1.额定功率
2.封装形式
3.温度范围与降额使用
4.隔离电压
5.功耗和效率
额定功率: 一般建议实际使用功率是模块电源额定功率的30~80%为宜(具体比例大小还与其他因素有关,后面将会提到。),这个功率范围内模块电源各方面性能发挥都比较充分而且稳定可靠。负载太轻造成资源浪费,太重则对温升、可靠性等不利。所有模块电源均有一定的过载能力,但是仍不建议长时间工作在过载条件下,毕竟这是一种短时应急之计。
封装形式 :DC/DC变换器的外形尺寸和输出形式差异很大。小功率产品采用密封外壳,外形十分纤小;大功率产品常采用quarter-brick或half-brick的形式,电路或暴露,或以外壳包裹。在选择时,需要注意以下两个方面:首先,引脚是否在同一平面上;其次,是否便于焊接。 SMT形式的变换器必须要符合IEC191-6:1990标准的要求,该标准对SMT器件引脚的共面问题做出了严格限定。器件引脚不共面会造成器件装配时定位困难,严重影响焊接质量,提高次品率。SMT形式的变换器应能承受规定的焊接条件。对于绝大多数现代流水线而言,数字显示直流电源,器件必须满足CEC00802标准所规定的回流焊要求,即器件表面温度可**过300℃。如果变换器不能满足这个要求,就需要为其设计专门的焊接装配工艺,这会增加装配时间,提高生产成本。
封装形式 :模块电源的封装形式多种多样,符合国际标准的也有,非标准的也有,就同一公司产品而言,相同功率产品有不同封装,相同封装有不同功率,那么怎么选择封装形式呢?主要有三个方面:① 一定功率条件下体积要尽量小,这样才能给系统其他部分更多空间更多功能;② 尽量选择符合国际标准封装的产品,因为兼容性较好,不局限于一两个供货厂家;③ 应具有可扩展性,便于系统扩容和升级。选择一种封装,系统由于功能升级对电源功率的要求提高,电源模块封装依然不变,系统线路板设计可以不必改动,从而大大简化了产品升级更新换代,节约时间。全部符合国际标准,为业界广泛采用的半砖、全砖封装,与VICOR、 LAMBDA等*品牌完全兼容,并且半砖产品功率范围覆盖50~200W,全砖产品覆盖100~300W。
温度范围与降额使用 :一般厂家的模块电源都有几个温度范围产品可供选用:商品级、工业级、等,在选择模块电源时一定要考虑实际需要的工作温度范围,因为温度等级不同材料和制造工艺不同价格就相差很大,选择不当还会影响使用,因此不得不慎重考虑。可以有两种选择方法:一是根据使用功率和封装形式选择,如果在体积(封装形式)一定的条件下实际使用功率已经接近额定功率,那么模块标称的温度范围就必须严格满足实际需要甚至略有裕量。二是根据温度范围来选,如果由于成本考虑选择了较小温度范围的产品,但有时也有温度逼近极限的情况,怎么办呢?降额使用。即选择功率或封装更大一些的产品,这样“大马拉小车”,温升要低一些,能够从一定程度上缓解这一矛盾。降额比例随功率等级不同而不同,一般50W以上为3~10W/℃。总之要么选择宽温度范围的产品,功率利用更充分,封装也更小一些,但价格较高;要么选择一般温度范围产品,价格低一些,功率裕量和封装形式就得大一些。应折衷考虑。
商品级(0 ℃ 到+70 ℃)
工业级(-40 ℃ 到+85 ℃)
变频与定频: 和所有开关型器件一样,DC/DC变换器在工作时会产生噪声,因此滤波性能的好坏也是重要的选型依据。集成化的DC/DC变换器通常采用的是变频开关技术或是定频开关技术。 采用变频开关技术的变换器由于要根据负载状况进行不断调整,所以会导致频带展宽,增加滤波器的复杂度。而定频开关变换器在这方面则简便许多,可调节开关直流电源,甚至可以使用LC滤波器。
工作频率 :一般而言工作频率越高,输出纹波噪声就更小,电源动态响应也更好,但是对元器件特别是磁性材料的要求也越高,成本会有增加,所以国内模块电源产品开关频率多为在300kHz以下,甚至有的只有100kHz左右,这样就难以满足负载变条件下动态响应的要求,因此高要求场合应用要考虑采用高开关频率的产品。另外一方面当模块电源开关频率接近信号工作频率时容易引起差拍振荡,选用时也要考虑到这一点。
隔离度: 绝大多数的电路都必须实现隔离,即将负载连同负载对本地电源的噪声与电网的其他负载和噪声隔开。只有隔离变换器能够达到这个要求。 采用隔离变换器除了实现上述要求之外,还可以实现差分形式的输出,以及双较型输出(见图)。 此外,将隔离型变换器的输出高压端与负载的电源地相连,就形成了负电源。由于电压参考点不是地,因此负载可以获得更高的电压。 采用隔离型变换器的另一个妙处是:可以将多个具有不同输出电压的变换器级联起来,构成一个电源。对于那些单个变换器的输出电压达不到工作电压要求的设备,这种特性非常有用。 在一定时限内(通常是1秒)变换器所能承受的、施加在输入端和输出端之间的数值大的电压,称为变换器的隔离强度。而变换器的额定工作电压是指变换器能长时间承受的加在输入端的电压,这个电压低于隔离强度。 在选择隔离型变换器时还需要考虑器件的泄漏电流指标,泄漏电流是指因输入回路和输出回路之间的耦合电容而产生的电流。只要给定隔离电容的值,并且确定噪声频率,就可以根据阻抗计算出泄漏电容的大小。 泄漏电流随噪声电压的增加而增大,随隔离电容的减小而减小。因此,设计低噪声电源时,应该选择隔离强度高而隔离电容低的DC/DC变换器,以减小泄漏电流。
通常在医疗设备里需要很高的隔离电压,这样的话,漏电流就小,对身体的危害就小. 一般场合使用对模块电源隔离电压要求不是很高,但是更高的隔离电压可以保证模块电源具有更小的漏电流,更高的安全性和可靠性,并且EMC特性也更好一些,因此目前业界普遍的隔离电压水平为1500VDC以上。
开关电源需要掌握的一些小知识
开关电源就是利用电子开关器件如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等,通过控制电路,使电子开关器件不停地“接通”和“关断”,让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制,从而实现DC/AC、DC/DC电压变换,以及输出电压可调和自动稳压。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新,目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备,其重要性可见一斑。
开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在**领域的应用,推动了**产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源每年以**过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和 标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的 结构和特性作以阐述。
开关电源广泛应用于工业自动化控制、**设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。
从上可以看出开关电源的重要性,并且我们的生产生活都离不开开关电源的运用,感兴趣的朋友可以多了解有关于开关电源的知识,水处理直流电源,希望可以帮助到大家。
你还在用自制电源吗?
引言
在电子系统设计过程中,电源方案的选择至关重要,可靠性高、性能优越的电源方案是支撑整个电子系统安全运行的**。很多电子系统设计工程师在电源方案的选择过程中,出于成本的考虑会自行搭建电源方案;而出于可靠性的考虑,很多则会选择采购成熟的电源方案。到底哪种选择对电子系统及设计工程师来说才是好的方案呢?
一、电源方案成本分析
在电子系统开发中供电系统方案选择许多设计工程师会选择自行搭建电源方案,主要目的是为了节省成本,同时也是对自己电源技术水平的自信。大家以为电源系统的成本主要是采购成本,实际上,外购电源成品确实只需采购成本,但自行搭建电源方案的成本不仅包含原材料采购成本,还包含电源设计成本、生产制造成本、管理成本、质量维护成本等方面。
1、原材料成本:实际上原材料成本在整个电源系统成本中所占比重不大,所以,虽然选择自行搭建电源方案直观的感受是明显节省了采购成本,但由于非专业电源企业在原材料采购渠道上没有量的优势,导致从整个产品线的角度看:原材料成本可压缩空间并不多;
2、设计及时间成本:设计成本在产品的研发阶段成本中占比较多,即使在产品的整个生命周期成本中也能排到*二的位置。选择自行搭建电源方案其实在一定程度上增加了整个系统的设计成本,因为系统工程师要花费更多的时间在原材料选择、拓扑方案优化、方案设计调试及验证上。电源方案的设计是一个整合和优化的过程,如果其中一个环节出现问题,如果再加上系统工程师对电源方案的设计经验不足的话,很可能会导致产品的开发周期延长,从而**的产品较好上市时间。
3、生产、管理成本:在如今人工成本不断增加的背景下,自动化生产成为了企业降低人工成本和管理成本的较好选择。相比于专业电源企业能够实现自动化批量生产,系统厂商没有数量优势,难以实施自动化生产。即使有一定批量,为了自搭的电源能够实现自动化生产,也必须在现有系统设备的基础上搭建独立的电源生产平台,增加生产作业人员以及管理人员,这较大的增加了电源的生产成本,且在电源的原材料采购、研发设计、生产以及仓存的过程中,不管是人员管理、设备管理及损耗、库存管理等方面也带来了不可忽视的管理成本的压力。
4、质量成本:质量成本是产品生命周期成本中占比较多的一部分,但由于该部分的影响要在持续生产及销售一段时间后才会显现,所以往往成为较容易被忽略的成本。质量成本是如何评估的呢?假设在某一行业内,外购A企业生产的的某型号电源产品购买价为12元,直流电源,产品不良率为0.01%(即100PPM,行业优秀水平),同样规格自搭电路的电源产品成本价为8元(便宜30%以上),产品不良率为0.1%(即1000PPM,已经不错,已**行业平均水平),假设因电源方案的质量问题而引起的客诉处理的显性成本5000元/次(隐形成本还要高,如品牌价值损失或客户流失损失),需求量为10000PCS,则总成本计算为:
外购电源总成本 = 产品成本+质量成本 = 12*10000+10000*0.01%*5000=125000元
自制电源总成本 = 产品成本+质量成本 = 8*10000+10000*0.1%*5000=130000元
从以上例子来看,假设系统厂商选择的是自行搭建电源方案,那么虽然电源产品材料采购成本较低,但由于测试验证、专业设备、自动化制造工艺,整体设计经验等原因,自行搭建电源方案的可靠性很难达到购买的专业电源的水平,较终导致质量成本上升,整体成本反而**外购电源;而对于外购电源来说,由于选择的是采购方案,还不需*自承担全部质量风险,可将风险转嫁给电源厂商。所以从质量成本的角度,采购成熟电源方案要远远优于自行搭建电源方案。当然,如果采购质量不好的外购电源,就还不如自制了。这是题外话,就不讲了。
综上所述,非专业电源生产企业,如果选择自行搭建电源方案,因其电源平台的不完善,并不能实现降低总体成本的目的,而选择购买一个专业电源企业所提供的高质量、高可靠性的电源产品,不仅能有效的降低总体成本,节约时间,更有助于提升系统可靠性。