作者： Pete Bartolik

通過標準化 DIN 導軌可輕松地將電源安裝到電氣外殼中。然而，設(shè)計人員不能忽視效率和散熱問題，否則會影響應用的可靠性、使用壽命和運營成本。

不可靠的電源會讓系統(tǒng)設(shè)計人員及其客戶感到惱火。提前更換電源非常耗時且成本高昂，并且在許多應用中導致系統(tǒng)停機是不可接受的。

發(fā)熱與 DIN 電源的效率低下和故障如影隨形。發(fā)熱會使電源中用于儲存電能、平滑電壓及電流波動的電解電容器逐漸變干失效。

電容器對溫度最敏感，通常是電源中第一個出現(xiàn)故障的元件。溫度上升 10°C 就會使其預期使用壽命減半，因此防止過熱是一項關(guān)鍵的設(shè)計注意事項。半導體器件和焊點也容易受到溫升的影響。

通過采用高效的設(shè)計、適當?shù)臒峁芾砗瓦x擇高品質(zhì)器件，產(chǎn)品設(shè)計人員可以減輕熱量影響、延長使用壽命并提高系統(tǒng)可靠性。

優(yōu)化高效設(shè)計

DIN 導軌電源的效率用輸出功率與輸入功率之比率表示。例如，運行效率 95% 的電源僅會損失 5% 的輸入能量作為熱量，而運行效率為 85% 的電源則會損失 15% 的輸入能量。

通過減少發(fā)熱，高效率電源可以降低冷卻要求，更好地確保電解電容器達到制造商規(guī)定的使用壽命，并提高電源裝置的總體可靠性。

通過采用熱管理優(yōu)化方案，將熱量消散至外部環(huán)境中，降低內(nèi)部溫度。此外，電源設(shè)備可通過盡可能地減小溫度敏感器件的受熱影響，提高總體耐用性并延長使用壽命。

電源變得越來越復雜，尺寸卻越來越小。內(nèi)部空間有限，因此安裝冷卻管道至關(guān)重要，設(shè)計人員最好將其視為不可或缺的組件。通過采用先進的冷卻概念，通?？梢匀∠麅?nèi)部散熱器，進一步減輕電源重量，顯著降低生產(chǎn)成本。

電源設(shè)備制造實踐

PULS 等制造商證明，通過高效率、優(yōu)化熱管理和精確的測量技術(shù)，可以設(shè)計出可靠環(huán)保的電源。

測量電源效率是一個很復雜的過程。系統(tǒng)開發(fā)人員應評估制造商提供的數(shù)據(jù)，以確保這些數(shù)據(jù)是通過標準化測試程序獲得的。這樣做會確保效率參數(shù)真實可靠，且在不同供應商產(chǎn)品之間具有橫向可比性。能效測量應在模擬真實條件下進行，具體包括動態(tài)負載及溫度范圍。

器件的位置也很重要。把決定使用壽命的器件有策略地放置在溫度較低的區(qū)域，助于最大限度地延長使用壽命。例如，電解電容器可放置在冷氣流附近（圖 1）。

圖 1：熱圖展示了將電解電容器放置在冷卻氣流附近并遠離發(fā)熱點的優(yōu)勢。（圖片來源：PULS）

PULS 提供全面的 [DIN 電源] 。其 240 W CP10 系列產(chǎn)品的效率高達 95.2%，480 W CP20 系列的效率高達 95.6%。這兩個系列的高效率和先進的熱設(shè)計最大限度地減少了內(nèi)部發(fā)熱，使其非常適合要求苛刻的工業(yè)應用。

該公司將其 [DIMENSION CP10.241] 電源放置在一個外殼內(nèi)（圖 2）進行測試，并加載至額定功率的 80%。測試結(jié)果顯示，運行四小時后，外殼內(nèi)的溫度上升了約 19°C。效率低 6.7% 的設(shè)備會導致控制柜內(nèi)的溫度高到 35.3°C。溫升16.3°C 就會使電解電容器的使用壽命縮短一半以上。

圖 2：PULS DIMENSION CP10.241。（圖片來源：PULS）

產(chǎn)品設(shè)計人員還應該評估電源在非滿載運行時的效率，因為非滿載效率在設(shè)計實用、經(jīng)濟高效的應用時越來越重要。高滿載效率使得使用小型設(shè)計成為可能，但要求電源滿載運行的情況相對很少。PULS 對其 [DIMENSION CP20.241] 進行的測試展示了效率如何影響不同的負載（圖 3）。

圖 3：不同負載對 PULS DIMENSION CP20.241 效率的影響。（圖片來源：PULS）

產(chǎn)品設(shè)計人員還應確保他們選擇的電源符合能源效率標準，例如能源之星和 IEC 62368-1 標準，以及限制有害物質(zhì)指令 (RoHS)、針對危險材料和電子廢物管理的廢棄電氣電子設(shè)備 (WEEE) 指令。

結(jié)語

DIN 導軌電源的效率和散熱是產(chǎn)品設(shè)計人員需要考慮的關(guān)鍵因素。高效率可降低運行成本、最大限度地減少對環(huán)境的影響并提高系統(tǒng)可靠性。有效的散熱策略可確保器件壽命，防止系統(tǒng)故障。PULS DIMENSION 產(chǎn)品組合包括各種 DIN 導軌電源，可為幾乎所有應用提供合適的解決方案。

審核編輯 黃宇