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电源应用问题之应用环境分析

摘要:本文简述开关电源常见的应用环境,分析各种典型环境因素对电源产品的主要影响机理,推荐与应用环境相匹配的金升阳电源产品,提升电源在不同应用环境中的可靠性。

关键字:开关电源、应用环境、金升阳电源、可靠性。


一、引言

随着电子产品的普及,电源的应用范围越来越广,从工业、民用到医疗等,这些应用场景各自有着不同的特点,应用领域环境复杂,每种因素都对电源产品的性能和可靠性有较大影响。金升阳凭借多年深耕电源行业的经验,针对开关电源典型应用环境因素进行分析,采用模拟测试,以及现场使用,对电源性能进行优化,设计与应用环境相匹配的金升阳电源产品。

本文将对不同领域的应用环境对电源产品的影响机理进行分析。


二、工业领域

电源产品通常应用的工业领域主要有电力、机加工、自动化、冶金、采矿、车载等应用场合,在工业领域我们重点关注的是电源产品的可靠性,下面具体介绍这些工业领域典型的应用环境因素。


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工业领域典型应用环境因素

本文中提到的电源产品工业领域环境应用仅限于简易气候防护场所,这些场所不受太阳、风、雨等气候因素的直接侵袭,但是会受其间接影响。除此之外,这些环境下还会直接受到工业污染的影响。因此,工业领域环境中的电源产品面临的主要环境因素可分为以下几类:


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典型应用环境因素及其影响分析


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1)温度

高温条件:使电子元器件的失效率增大、寿命降低,例如:电解电容在高温情况下寿命会急剧减少,一般来讲,在极限温度以内,温度每升高10℃,寿命降低一半;

低温条件:使材料的物理特性发生变化,例如电解电容的电解液冻结、容量下降,造成电源启动困难或者无法启动。

由于工业品的应用地域较广,昼夜温差较大,温度范围较宽,而温度变化会使电子器件的参数发生漂移导致设备不能正常工作,热胀冷缩出现机械结构不灵活或者卡死现象。

所以我们应当选用工作温度范围宽并且能够承受高低温冲击的电源。金升阳电源产品在设计时充分考虑到器件参数的温漂特性,器件选型也充分考虑到工作温度范围并留出相应的余量。


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2)气压

气压与海拔高度有密切的关系。在高海拔的地区由于空气密度降低,产品散热性能将显著下降。因此在热设计时系统要留有足够的裕量,发热器件要有更大的降额。

随着气压的降低,产品的电晕电压会减小,外绝缘强度降低。一般情况下,电子产品在海拔0~5000m范围内,气压降低12%(相当于海拔升高1000m),其绝缘强度降低8~13%。


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所以在高海拔应用环境下的产品设计,要充分考虑到元器件降额、散热,加强安规等。针对高海拔应用,推荐使用金升阳满足5000米海拔使用的电源。

3)湿度

在我国南方的夏季和全球的热带雨林地区,高相对湿度同时伴随高温的湿热情况是经常出现的。


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4)凝霜

昼夜温差大、温度变化快或雨雾多的地区容易出现凝露现象;对于一些间歇性工作的产品,如果晚上关机处于冷态,早晨开机时由于环境温湿度较高也可能产生凝露现象。凝露对产品的主要影响有电气短路、绝缘强度下降、电化学腐蚀。

5)粉尘

粉尘可以分为吸湿性导电尘和导电粉尘。

吸湿性导电尘:会沉积在电源PCBA表面,在其吸潮后,会大大降低产品绝缘特性,腐蚀产品器件。

导电尘:它存在于大量工业领域环境中,其对电源产品的主要影响为绝缘电阻降低,引起打火、拉弧;形成短路通路,引起器件烧毁,炸机。


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6)盐雾

盐雾腐蚀对电源产品长期使用的可靠性会产生非常大的影响。沉降电路板上可能造成短路失效,所以为了防止金属部件受到腐蚀,产品的结构设计和加工工艺都要考虑必要的防护措施。


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7)腐蚀性气体

工业领域环境中常有腐蚀性气体的出现,腐蚀性气体主要成分可能会有Cl2 、H2S、NO2、SO2等,它们对产品的影响主要是与湿度、温度等因素综合发生作用,可导致金属腐蚀、塑料橡胶老化变形等。

金升阳针对性的给出了单面三防漆版本电源、双面三防漆版本电源、半灌胶电源、塑封模块电源 、灌胶模块电源等产品,并针对性的加强电源外壳的表面处理,能够很好的应对高湿度、凝霜、粉尘及腐蚀性气体的应用环境。



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8)电网波动环境

电网电压幅值的波动对于用电设备有着非常大的危害。在供电较好的城市和工业区,变化范围通常只有±15%左右,而在供电条件下较差的地区,或者电网存在负载变化很大设备的场景,如山区、公路隧道,充电桩、发电机供电等场合,有时甚至能够达到20%~30%。


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常规开关电源的承受电网电压波动范围为15%,为264VAC,超过264VAC电源有可能会损坏,严重时甚至会造成设备跳闸、着火。


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针对电网这种难以避免的波动情况,金升阳开发出“305全工况”系列开关电源,产品除了满足一般正常环境使用条件外,还可长期适用于对输入电压(305VAC)、工作温湿度、海拔、电磁干扰等方面有更高要求的恶劣环境和特殊环境。


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三、民用领域

电源产品应用的民用领域主要有照明、家电、显示屏、广播等应用场合,在民用领域除可靠性之外我们重点考量的还有:安全性、易安装性、高性价比等。


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民用产品领域产品,因会直接与人体接触,相较于工业应用对安全性也提出了更高的要求,例如更高的耐压需求,电源的隔离需求,过流过压过温保护等需求。


四、特殊应用领域

电源除了常规的工业及民用应用领域以外,还有一些特殊的应用,这些领域加强定义了某些参数指标,例如:医疗行业,对安规距离和泄漏电流提出了更高的要求。


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金升阳医疗专用电源也针对性的给出了优化设计,满足医疗标准要求。


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总结

本文主要简述了开关电源在不同应用环境中可能遇到的环境因素,以及特殊行业应用中的特殊要求。金升阳电源以专业的研发团队,多年的产品及行业应用经验,针对性的给出了对应的解决方案,以丰富的产品线应对不用的使用需求。

金升阳以专业的销售及技术服务团队,服务于客户,提供售前选型、售中技术交流、售后专业保障,为客户提供一站式解决方案。


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详细产品技术参数请参考技术手册:
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    申请

LMF200-23B05UH 200 85-305 120-430 5 40A 91 4000VAC
LMF200-23B12UH 200.4 85-305 120-430 12 16.7A 93 4000VAC
LMF200-23B24UH 201.6 85-305 120-430 24 8.4A 94 4000VAC
LMF200-23B36UH 201.6 85-305 120-430 36 5.6A 94 4000VAC
LMF200-23B48UH 201.6 85-305 120-430 48 4.2A 94 4000VAC
LMF350-23B05UH 300 85-305 120-430 5 60A 90 4000VAC
LMF350-23B12UH 350.4 85-305 120-430 12 29.2A 92 4000VAC
LMF350-23B24UH 350.4 85-305 120-430 24 14.6A 94 4000VAC
LMF350-23B48UH 350.4 85-305 120-430 48 7.3A 94 4000VAC
LMF350-23B36UH 351 85-305 120-430 36 9.75A 94 4000VAC
LMF500-23B12UH 500.4 85-305 120-430 12 41.7A 94 4000VAC
LMF500-23B24UH 501.6 85-305 120-430 24 20.9A 94.5 4000VAC
LMF500-23B48UH 501.6 85-305 120-430 48 10.45A 95 4000VAC
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