電源是每個(gè)電氣系統(tǒng)的心臟，然而，若非到了最后一刻，它往往會被忽視。選擇合適的電源似乎是一項(xiàng)簡單的任務(wù)：選擇具有適當(dāng)輸出電壓和功率，且價(jià)格最優(yōu)惠的電源設(shè)備。但是，為了最終得到滿意的解決方案，你需要仔細(xì)查看更多細(xì)節(jié)。

通過寬輸入范圍應(yīng)對變化的標(biāo)稱電壓

通常，電源由公共電源或工業(yè)供電網(wǎng)供電。在極少數(shù)情況下，也使用發(fā)電機(jī)。來自公共干線的標(biāo)稱電壓通常是標(biāo)準(zhǔn)化的。雖然歐洲的標(biāo)稱干線電源電壓為230 V AC/50 Hz ±10%，但歐洲以外還有許多其它標(biāo)準(zhǔn)。在美國，120 V AC/50 Hz是常見的，而在中國，墻壁插座電源為220 V AC/50 Hz。理想情況下，所選電源應(yīng)覆蓋所有這些標(biāo)稱電壓及其邊界范圍。這要求電源工作電壓范圍為85 V AC至264 V AC。但是，仔細(xì)查看數(shù)據(jù)表便會發(fā)現(xiàn)值得留意之處。即使選定的電源在230 V AC標(biāo)稱電壓下能夠提供超過90％的極好效率，但在120 VAC電壓下的效率可能僅為70％。

效率對使用壽命的影響

在比較各種效率數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)或兩個(gè)百分點(diǎn)看起來不是顯著的差異，這個(gè)數(shù)字也不會幫助實(shí)現(xiàn)任何重大節(jié)能。然而，這幾個(gè)百分點(diǎn)可以產(chǎn)生巨大的差異。例如，如果比較一臺效率為90％的設(shè)備和一臺效率為92％的設(shè)備，乍一看似乎沒有大的偏差。但是，如果考慮由此產(chǎn)生的損耗，一個(gè)電源只有8%，另一個(gè)則為10%。因此，具有92%效率的裝置作為熱量而損耗的能量較另一個(gè)電源少了五分之一。有時(shí)，這個(gè)小小的差異便足以省去強(qiáng)制冷卻，從而幫助節(jié)省寶貴的空間。

然而，更重要的事實(shí)是，較少的熱量產(chǎn)生對系統(tǒng)的使用壽命會產(chǎn)生積極影響，因?yàn)檫@直接影響系統(tǒng)的預(yù)期壽命。瑞典化學(xué)家Svante Arrhenius早在1889年便發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)速率與溫度之間的關(guān)系，Arrhenius方程提供了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，即溫度每升高10°C，失效概率便會增加一倍。換句話說：預(yù)期壽命減半，這意味著效率提高兩個(gè)百分點(diǎn)，便有助于顯著延長開關(guān)模式電源單元的預(yù)期壽命。

平均故障間隔時(shí)間(MTBF)  - 計(jì)算可靠性

開關(guān)模式電源單元的可靠性與平均故障間隔時(shí)間 (MTBF)密切相關(guān)。通過所謂的“浴盆曲線”(圖1)可以很好地說明MTBF的重要性。這可分為三個(gè)部分：早期故障、使用壽命故障和壽命終止耗盡故障。MTBF僅涵蓋中間部分，即它不包括“早期死亡率”或耗盡的影響。這很容易解釋為什么電源的MTBF通常聲稱在幾百萬小時(shí)。MTBF也可以根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)來確定。最常見的是MIL HDBK 217F，Bellcore TR-NWT-000332和被稱為“西門子標(biāo)準(zhǔn)”的SN29500。在某些情況下，這些計(jì)算方法的結(jié)果差異很大。因此，比較MTBF值時(shí)，重要的是確保它們是根據(jù)相同的標(biāo)準(zhǔn)并在相同的條件(例如環(huán)境溫度)下確定的。

然而，這些方法的一個(gè)共同點(diǎn)是，整個(gè)開關(guān)模式電源單元的MTBF是由各組件的數(shù)值的總和計(jì)算出來，這就是“組件數(shù)量”對MTBF值具有決定性影響的原因。簡單的開關(guān)模式電源單元通常具有明顯更高的MTBF值。然而，這并不一定意味著它的可靠性更高。

總之，MTBF是對類似設(shè)備可靠性的良好比較參數(shù)，但是，無法讓用戶對預(yù)期壽命做出任何陳述。這只能通過廣泛的測試來實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)過測試的可靠性

在96小時(shí)測試后可以做出第一個(gè)陳述， 這種高度加速的應(yīng)力測試(HAST)在確定的環(huán)境條件(例如+85°C/95%相對濕度)下在氣候室中進(jìn)行，作為所謂的儲存測試(即測試樣品不在運(yùn)作中)。在測試之前和之后，根據(jù)測試樣品的數(shù)據(jù)表參數(shù)來測量它。

基于這些差異，可以得出關(guān)于使用壽命的結(jié)論。在上述條件下的96小時(shí)測量，對應(yīng)長達(dá)7 ?年的24/7運(yùn)作。此外，通常還會進(jìn)行一次1000小時(shí)測試，任選作為儲存測試(例如+85°C/50%相對濕度)或壽命測試(即測試樣品在運(yùn)行中測試，在最大允許環(huán)境溫度下)以驗(yàn)證結(jié)果。

即使在低負(fù)載范圍內(nèi)也能保持穩(wěn)定效率

另一個(gè)重點(diǎn)是在各種負(fù)載條件下的器件行為。通常，數(shù)據(jù)表中只指定滿負(fù)載下的數(shù)值(如果有的話)。然而，這并不是很有意義，因?yàn)殚_關(guān)模式電源單元經(jīng)過設(shè)計(jì)，在接近標(biāo)稱輸出時(shí)達(dá)到最佳效率。例如，當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，它們的效率也會降低，直到在空閑時(shí)趨于零。另一方面，精心設(shè)計(jì)的電源可提供恒定的高效率，尤其是在重要的中低負(fù)載范圍內(nèi)。

可靠的DIN導(dǎo)軌電源

憑借其生產(chǎn)了數(shù)百萬個(gè)DC/DC和AC/DC轉(zhuǎn)換器的經(jīng)驗(yàn)，RECOM開發(fā)了一系列DIN導(dǎo)軌電源，經(jīng)設(shè)計(jì)最大限度地延長使用壽命。為了創(chuàng)建適當(dāng)?shù)陌踩彌_區(qū)，僅使用最高質(zhì)量的組件，并且這些組件的工作溫度遠(yuǎn)高于電源規(guī)定的數(shù)值。

REDIN系列DIN導(dǎo)軌電源具有特別纖細(xì)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，還配備了側(cè)面安裝系統(tǒng)。這對于安裝深度較低的開關(guān)柜尤其有利。它們具有85 V AC至264 V AC的寬輸入電壓范圍，確保適合全球范圍使用。由于93％的高效率，僅產(chǎn)生少量廢熱，這意味著電源可以在-25°C至+ 70°C的工作溫度下使用而無需強(qiáng)制冷卻。模塊配備有源PFC，功率因數(shù)超過0.95。它們適用于n + 1并聯(lián)運(yùn)行，可提供冗余或永久性地增加輸出電流。這個(gè)模塊還配備智能過載和短路保護(hù)，一旦達(dá)到最大允許溫度，即可關(guān)閉設(shè)備以避免永久性損壞。這些電源均已通過了IEC/ EN/UL60950和UL508認(rèn)證。

此外，REDIN/3AC系列現(xiàn)在可在2相或3相電源環(huán)境中運(yùn)行，它經(jīng)設(shè)計(jì)在過程自動化的嚴(yán)苛環(huán)境中也具有極高的穩(wěn)定性，即使第三相發(fā)生故障，也能在320至575 V AC電源電壓下可靠運(yùn)行。

該電源系列在標(biāo)稱24 V DC下提供120 W、240 W、480 W或960 W功率，紋波電流僅為40 mV，或由精密電位器調(diào)節(jié)為22.5至29.5 V DC。為了提高輸出水平，可以并聯(lián)連接設(shè)備，無需采用進(jìn)一步的預(yù)防措施，具有電流限制的下垂模式(droop-mode)控制確保了平衡負(fù)載。