電源模塊的應(yīng)用有哪些
1． 前言
AC-DC電源模塊使用時一定要注意如下警告和注意事項，若果使用不當(dāng)可能會造成電擊，模塊電源損壞或者著火的危險。
請一定要認(rèn)真仔細(xì)閱讀如下警告和注意事項：
1．1警告：
Ⅰ 不要觸摸散熱器和外殼，他們可能溫度很高。
Ⅱ 不要觸摸輸入端子或打開外殼觸摸內(nèi)部器件，他們可能存在高溫或高壓造成燙傷或電擊。
Ⅲ 當(dāng)模塊電源工作時，把你的手和臉遠(yuǎn)離模塊，否則在模塊異常時可能造成傷害。
1．2 注意事項：
Ⅰ 請確認(rèn)已按照使用說明書的要求正確連接輸入管腳和信號管腳。
Ⅱ 確認(rèn)在模塊的輸入端連接一個保險絲，保險絲應(yīng)是慢斷的，以滿足安規(guī)要求。
Ⅲ 模塊電源屬于元器件，安裝和使用必須有專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計。
Ⅳ 此系列模塊電源屬于一次變換，在應(yīng)用中應(yīng)注意符合安全規(guī)范。
Ⅴ 模塊的輸入、輸出端屬于危險能量，必須保證終端用戶不能接觸到。設(shè)備制造商必須保證模塊輸出不易被服務(wù)工程師短路或
工程遺落的金屬部件短路。
Ⅵ 應(yīng)用電路和參數(shù)僅供參考，在完成應(yīng)用電路設(shè)計之前必須對參數(shù)和電路進(jìn)行驗證。
Ⅶ 如模塊存儲或者不工作超過半年以上，建議客戶每半年半載老化2小時，以保證電源模塊使用壽命及可靠性。
Ⅷ 模塊空載或輕載工作時，模塊內(nèi)部如有輕微響聲，屬于正常現(xiàn)象。
Ⅸ 這篇文章的更改不能保證即時通知客戶，在實際使用中，請注意最新的說明。其他問題請參考《AC-DC常見故障分析》。
2．常規(guī)ACDC電源模塊應(yīng)用說明
2．1 基本應(yīng)用電路圖
⑴ F1，為輸入側(cè)保險絲，應(yīng)選擇具有安規(guī)認(rèn)證的慢斷保險絲，其額定工作電流計算公式如下（警告，保險絲取得太大則不起保
護(hù)，并容易引起由于一個電路輸入短路使全部電源供電中斷的事故，太小則容易引起誤熔斷。）：
I=3*Vo1* Io1/η /Vin(min)
式中：Vo1---輸出電壓；
Io1----輸出電流；
η---模塊效率；
Vin(min)----最低輸入電壓。
⑵ NTC為熱敏電阻。
⑸ CY、CX為安規(guī)電容。
⑸ C1為高頻陶瓷電容或聚酯電容，0.1μF/50V。
⑹ C2為輸出濾波高頻鋁電解電容，輸出電流大于等于5A，選擇220μF，小于5A選擇100μF，電容耐壓降額大于80%。
對雙路或三路輸出ACDC模塊電源，原邊應(yīng)用電路相同，副邊可以看作兩個獨立變換選擇濾波參數(shù)。圖1 所示應(yīng)用電路為典型的應(yīng)用電
路，如需通過更高的EMC測試，須增加濾波措施，圖2 為一種濾波電路，僅供參考。（注：在圖1 的應(yīng)用中，我司的產(chǎn)品，EMI
均能滿足class B, 雷擊浪涌能滿足3 級以上，詳見我司的技術(shù)手冊）
2.2， 對于多路輸出的ACDC模塊，一般是對主路進(jìn)行穩(wěn)壓的，若客戶對輔路電壓的精度要求高時，請在輔路后面加一線性穩(wěn)壓器或其
它穩(wěn)壓器。如圖3所示。（注，我司部分產(chǎn)品有內(nèi)置線性穩(wěn)壓器，具體需求請于我司技術(shù)人員聯(lián)系）
3.ACDC模塊電源應(yīng)用安全設(shè)計
⑴ 標(biāo)志要求
在保險絲、保護(hù)地、開關(guān)處必須按照安規(guī)要求明確標(biāo)志規(guī)格和符號，能夠觸及的危險電壓和能量貼危險警告標(biāo)識。
⑵ 材料要求
輸入的L、N、E連接線分別使用褐色、藍(lán)色和黃綠色導(dǎo)線。屬于依靠基本絕緣加保護(hù)地防電擊的設(shè)備（Ⅰ類設(shè)備），確保接
地線（黃綠線）與大地良好連接，接地電阻小于0.1Ω。
⑶電氣間隙和爬電距離
對于屬于Ⅰ類設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境，用戶應(yīng)注意確保L和N 在保險絲之前以擴(kuò)輸入和金屬外殼之間電氣間隙大于2mm，爬電距離大
于2.5mm；對Ⅱ類設(shè)備（依靠加強(qiáng)絕緣或雙重絕緣防止雷擊），確保L 和N 在保險絲之前電氣間隙大于2mm,爬電距離大于2.5mm，
輸入和金屬外殼或SELV電路之間電氣間隙大于4mm，爬電距離大于5mm。
⑷輸入端能量
輸入側(cè)如電容較大，可增加放電電阻保證插頭或連接器端開后，輸入端L、N和保護(hù)地兩兩之間的滯留電壓在1秒鐘之內(nèi)泄放
到其最大值的37%以下，如圖2 所示，R1為泄放電阻。
4. 電源模塊應(yīng)用的熱設(shè)計
隨著電子科技和電源行業(yè)的發(fā)展，電源模塊在社會的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。小型化，集成化將是未來電源的發(fā)展方向。
由于功率密度越來越高，電源模塊在使用過程中的將不可避免的遇到有關(guān)熱設(shè)計方面的問題。尤其是AC DC電源模塊，因為有電
解電容的存在，如果長期工作在溫度較高的環(huán)境，不僅會使電解電容的使用壽命大大減少，甚至?xí)靖呻娊怆娙輧?nèi)的電解液，造
成模塊工作異常或引發(fā)安全事故。因此好的熱設(shè)計不僅可延長電源模塊和其周圍元器件的使用壽命，還可使整個產(chǎn)品發(fā)熱均勻，
減少事故的發(fā)生。電源模塊應(yīng)用熱設(shè)計的幾種常用方法如下（針對的情況和使用環(huán)境各不相同，在具體應(yīng)用中請根據(jù)實際情況選
用適合的解決方案）：
⑴采用自然風(fēng)冷
對于一些小型化，高功率密度的電源模塊(主要是板載式電源模塊)來說，由于體積，成本等因素的影響，其電源模塊大部分
采用自然風(fēng)冷作為主要的散熱方式。通常的板載式的電源模塊的散熱途徑主要有以下幾種：
a. 通過自然對流的方式將熱量從電源模塊外殼和暴露表面?zhèn)髦量諝庵校绻娫茨K與PCB之間有間隙，也會通過其中的溝
道傳到周圍環(huán)境中；
b. 通過輻射由模塊的暴露外殼輻射到周圍物體表面或從模塊的底部輻射到PCB板；
c. 通過傳導(dǎo)方式經(jīng)模塊管腳傳到PCB板上。
如下圖：
這類電源模塊在應(yīng)用的過程中主要注意以下幾個方面：
注意電源模塊的通風(fēng)
由于這類電源主要依靠自然對流和熱輻射來散熱，所以電源模塊周圍的環(huán)境一定要通風(fēng)良好，便于熱量的快速散發(fā)。有必要
時可在使用電源模塊的產(chǎn)品周圍增加散熱孔，且散熱孔要對通，周圍無大型元器件遮擋，便于空氣流通。
注意相關(guān)發(fā)熱器件的擺放
對于使用電源模塊的產(chǎn)品中，可能電源模塊不是唯一的發(fā)熱源。對于這樣擁有多個發(fā)熱源的產(chǎn)品來說，各個發(fā)熱源應(yīng)盡量遠(yuǎn)
離，避免相互之間的熱輻射，加劇電源模塊的熱環(huán)境。
③ 承載ACDC電源模塊的PCB板設(shè)計
對于板載式AC DC電源模塊來說，PCB板不僅起到支撐的作用，還是電源模塊的一種散熱途徑。所以我們在PCB 板方面設(shè)計時就要
考慮到。如加大主回路的銅皮面積，降低PCB板上元器件的密度等，都可以在一定程度上改善電源模塊的散熱環(huán)境。
加散熱片
對于一些無法靠自然風(fēng)冷來進(jìn)行散熱的電源模塊我們可以通過添加散熱片的方式進(jìn)一步降低電源模塊的溫度。
ACDC電源模塊內(nèi)部一般都填充有導(dǎo)熱硅膠和樹脂等，在自然散熱情況下，外殼與周圍環(huán)境之間的熱阻遠(yuǎn)大于模塊內(nèi)部元器件與外
殼之間的熱阻，結(jié)果在電源體內(nèi)，熱分布是充分的，殼體差不多成為等熱體。而模塊的大多數(shù)熱量是通過電源的暴露壁向外發(fā)出
的。因此，此時電源模塊的外殼面積直接影響到其散熱效果。增加散熱片其實就是增加對流和輻射的表面積從而大大地改善了電
子器件的散熱效果。
散熱片的種類有很多種，我們選用散熱片時主要參照以下幾個方面：
① 采用導(dǎo)熱性能好的材料（如鋁，銅等）組成的散熱片；
② 發(fā)熱體表面積越大，與環(huán)境溫差越大，其熱輻射能力也愈強(qiáng)，所以一般選有有翅片或表面涂黑色(或有色)粗糙漆的散熱片；
散熱片應(yīng)長而厚，便于散熱。
在自然對流和輻射情況下，散熱片安裝的原則是盡量安放至電源模塊外殼與外界溫差最大的地方，且在散熱片與模塊之間涂
一層導(dǎo)熱脂或其他導(dǎo)熱填充材料，使散熱片與模塊之間結(jié)合緊密，便于散熱。
加強(qiáng)制性散熱器風(fēng)扇
許多應(yīng)用系統(tǒng)中，即使加裝了散熱片，電源的工作條件也得不到很好的改善。在這種散熱系統(tǒng)很困難的應(yīng)用系統(tǒng)中，只有通
過加裝強(qiáng)制性散熱器風(fēng)扇作為主要的散熱方式。
用風(fēng)扇來進(jìn)行散熱，能極大的降低電源模塊的表面溫度。但較大的風(fēng)扇會使整個系統(tǒng)的體積變大，所以在風(fēng)扇的體積和尺寸
選擇上，我們要選擇適當(dāng)。在一些風(fēng)扇的體積和尺寸被限定的系統(tǒng)中，風(fēng)扇的風(fēng)速直接影響到散熱的效果。風(fēng)速越大的風(fēng)扇所能
提供的氣流速度也越大，但噪聲也會越大，反之會越小。使用時視具體的情況來選擇合適的風(fēng)扇，使其在散熱效果和噪聲之間得
到比較好的平衡。
風(fēng)扇安裝的一般指導(dǎo)原則是，形狀較長電源模塊，風(fēng)扇吹風(fēng)方向應(yīng)該是水平的，溝道內(nèi)的風(fēng)扇吹風(fēng)方向應(yīng)該是垂直的以便于
形成“煙囪效應(yīng)”而有利于散熱。另外還可在風(fēng)扇與模塊之間涂一層導(dǎo)熱脂或其他導(dǎo)熱填充材料，使風(fēng)扇與模塊電源外殼（或電
源金屬基板）之間的結(jié)合緊密以減少熱阻，但不要因過緊而造成模塊電源外殼（或電源金屬基板）變形。
5. AC/DC 模塊電源輸入欠壓對模塊特性的影響
5.1 AC-DC模塊電源內(nèi)部框圖
5.2 AC DC模塊電源輸入欠壓對模塊電源可靠性的影響
5.3 能達(dá)電源AC/DC模塊電源的額定輸入范圍為：85～264VAC，120～370VDC，在額定的輸入電壓范圍內(nèi)，電源的輸出電流參
數(shù)將符合設(shè)計的額定值。
5.4 假定在額定負(fù)載情況下和額定輸入電壓范圍內(nèi)，電源負(fù)載電流為Io，輸出為額定電壓Vo，此時 電源為負(fù)載提供的功率為Io
×Vo。
5.5 當(dāng)輸入電壓低于額定輸入范圍時，為了能夠為負(fù)載提供同樣的功率Io×Vo，此時流經(jīng)開關(guān)管的電流Is必然增大；如果長時間
工作在這種狀態(tài)下，容易造成開關(guān)管S損壞。
5.6 注：應(yīng)避免使ACDC電源模塊長期處于超過額定輸入范圍的異常使用狀況
5.7 輸入電壓與帶載能力關(guān)系曲線
5.8 NA03-T2S24輸入電壓（AC）與帶載能力關(guān)系圖：
