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如何选 购可靠且安全的电源
发布日期:2013-05-18 浏览次数:7855次

如何选 购可靠且安全的电源

    面对众多的选择,用户依 然茫然不知如何选择一款安全可靠的电源产品。在众多 产品规范说明书的介绍下,工艺标 准技术规范使工程师选购可靠且安全的电源。  

    安全第一  

    需要提供隔离功能,从而保 证电源设备的安全性,免受来 自高压馈电线的危险,是最基 本的也是常常容易被忽视的。电源设 备的这种安全性是由电源实现的,于是,为了使 变压器能传送足够的电力就要求它必须具备相应的规模。  

    一台较 大的变压器通常装备有散热器,这样可 以获得良好的产品寿命。此外,在变压 器的原边和副边线圈之间还要使用双重隔离,从而保 证最大的安全性。  

    可靠性  

    人们常 常单纯要求电源产品的寿命,其实,影响电 源寿命的因素很多,如像平均负载率、振动和 周围的环境温度等。其中,环境温度很重要,所以排 放出由电源内部元件所产生的总热量非常关键。  

    因为电 源设备制造商并不了解最终用户的使用条件,所以他 们唯一能提供考的寿命性能是电源产品的平均故障间隔时间MIBF(MeanTimeBetweenFailure);电源的MTBF值,在任何情况下,都是由 电源内部的电解电   
容MTBF之值所决定的。当电源 设备里排除掉电容的影响因素时,其计算的MTBF可能为10万小时或者更长一些。然而,电解电容的典型MTBF之值仅仅是3万小时。  

    一些电 源设备制备制造商已开发出他们自己的电源MTBF计算方法,而且计算出的MTBF值是比较高的,所以用户最好使用在MIL-HDBK-217E方式中所定义的MTBF之值,同厂家给定的电源MTBF之值相比较,来正确 判断产品的性能。因为MIL-HDBK-217E定义的计算MTBF方法是 已经被证实的并且是广泛可以接受的,计算的MTBF值也是可核实的。  

    当评价 电源产品的标称寿命时,电源是 否运行在额定的满负载状况是评价电源的另一重要考虑因素。如果电 源设备装有合适的而且无热循环,在低于 满负载的情况下且连续工作,电源就 能有更长的寿命。综合考虑以上因素,建议选 型工程师最好依靠MIL-HKBK-217E方法验证电源产品的MTBF之值,确保电 源在合适的条件下工作,只要做到这一点,也不必 再考虑电解电容的短寿命问题。  

    功率因数校正  

    电源的 另一个关键性的性能要素是它的功率因素。教科书 里定义的功率因数是加在负载上的电压和电流波形之间的相角余弦(若电压 波形与电流波形的相角差为φ,则cosφ便是电源的功率因数)。当加在 负载上的电压和电流波形相位一致时(即相角差φ=0),则功率因数cosφ=1是理想的情况;当加在 负载上的电压和电流波形相角差为90°时(即φ=90°),则功率因数等于零(处于最小值);通常,电源的功率因数处于0到1之间,即0≤cosφ≤1,可用百分数表示。  

    加在负 载上的电压和电流波形之间存在相位差导致的结果之一是供电效率降低,即产生 所要求的电力需要输入更大的电力;导致的 另外一个结果而且是更严重的后果,那就是 电压和电流的波形差产生过多的高次谐波。大量的 高次谐波反馈到主输入线(电网),造成电 网被高次谐波污染成为恶性事故的隐患;同时,这种高 次谐波也会扰乱控制系统里的敏感低压电路。 

    现有两 种主要的功率因数校正PFC(PowerFactorCorrection)方法:第一种 方法是在输入端使用简单的线圈;第二种 方法是使用特殊的电子功率因数校正电路。利用线圈叫作“无源”PFC,利用该 方法通常可获得到0.7~0.8的功率因数。利用第二种方法(也叫作“有源”PFC)则可产 生最少量的高次谐波从而更有效地利用电网提供的电能。有源PFC可产生高于95%的功率因数,在大型 电源里最为有用,因为产 生的高次谐波是直接和负载电流成正比的。例如,在10A乃至更高负载电流的24Vdc电源里利用有源PFC方法是最适宜的。  

    工程师应当认识到,电源具 备功率因数校正功能的重要意义不仅仅是保证电源不辐射或是不传导所不希望的电噪声。因此,作为规 划选型工程师必须寻找符合际规范的电源产品,这些规 范包括电的发射规范EN55011-BtEN55022-B和有关 高次谐波发射污染电网的规范EN61000.3.2。  

    浪涌保护  

    电源里 内置浪涌保护功能已是日益流行的性能。许多电 源已使用单独的浪涌保护器件,以防高电压波峰冲击,如雷电冲击。  

    某些开 关电源现已提供EN61000-4-4和EN61000-4-5所定义的浪涌保护,这是内 置的浪涌保护功能(提供高达4kV的浪涌保护),由于不 需要外加的抑制器从而缩小了珍贵的面板空间。这种新 的国际标准使得工程师容易选择电源,因为浪 涌保护的标准化级别早已建立。

    过载和短路保护 

    任何电 源都具备的重要特性是提供公布的连续满负载能力。更重要 的是电源具备某些内置的误差余量或是计算(考虑)过载情况的容错。一台好 的电源是最低能提供5%的过载保护,较理想 的情况是提供出10%的过载保护。

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