在制造现场安装开关电源时,必须充分理解规格书。在此,从输入、输出、功能、环境、绝缘等角度对规格书中经常提到的基础技术术语进行了整理和介绍。
关于输入 | 电压范围(输入电压范围) 频率范围 功率因数 效率 输入电流 输入浪涌电流(浪涌电流) 漏电流 |
关于输出 | 额定电压(额定直流输出电压) 最大电流(最大直流输出电流) 最小电流(最小输出电流)最大功率(最大输出功率) 最大输入波动(静态输入波动) 最大负载波动(静态负载波动) 最大温度波动 纹波噪声 保持时间(输出保持时间) 电压可变范围 电压设定精度 |
关于功能 | 过电流保护(OCP) 过电压保护(OVP) 远程感应 远程ON/OFF控制 并联运转 串联运转 输入瞬时降压保护 |
关于运行环境 | 工作温度(工作环境温度) 保存温度 工作湿度(工作环境湿度) 保存湿度 耐振动 耐冲击 冷却方式 |
关于绝缘 | 耐电压绝缘电阻 |
关于输入
电压范围(输入电压范围)
表示能够保证各项规格项目的输入电压范围,单位以(V)表示。
· 交流输入电压:AC**V~***V(3相交流为3ΦAC**V~***V)
· 直流输入电压:DC**V~***V
标注方式如上所述。交流输入时,输入电压以有效值(rms)标注。另外,规范中定义的输入电压是表示电源输入端子之间的电压。
在交流电源的情况下,包括单相交流和3相交流两种类型。单相与3相的区别如图1、图2所示。
通常,需要省电时采用单相(100V或200V),需要大功率时采用三相(200V)。
图1.单相交流电
图2.3相交流电
3相交流电是指三个电动势频率相同、相位(时移)相隔120°(2π÷3)的交流电。
在图2的三相交流电中,与单相交流电相比,1个周期内有3个电动势,通过调整这些电动势,可以获得纹波较小的直流电压。
频率范围
表示能够保证各项规格项目的交流输入电压频率范围,单位为(Hz)。
1. AC85 ~ 265V
47Hz ~ 63Hz(47Hz ~ 440Hz)
图3.商用电源AC100V(50Hz)的电压波形
功率因数
这一参数是表示有功功率在视在功率中所占的比率,显示了输入功率的使用效率。(规格中仅列出符合谐波电流规定的电源)
| 视在功率:有功功率+无功功率 有功功率:设备有效消耗掉的功率 无功功率:设备未消耗而是返回电源的无功电流产生的功率 |
效率
它表示输出功率与输入有功功率的比值,单位为(%)。
图4.效率的理念
注释 |
输入电流
供给电源的电流以有效值(rms)表示,单位为(A)。
注释 |
图5.输入电压与峰值电流
在使用开关电源的情况下,即使输入电压是正弦交流电压,输入电流也可能不是正弦交流电流。
因此,请注意,输入功率并不等于规定值×输入电流。
输入浪涌电流(浪涌电流)
是指接通电源时,流入输入滤波电容器的最大瞬时电流,单位为(A)。这一数据是用户进行开关或外部保险丝选型时所必需的。
防输入浪涌电流保护电路包括功率热敏电阻方式、晶闸管方式、继电器方式等。
图6.关于浪涌电流
漏电流
从输入线通过外壳流向大地的电流,单位以 (mA) 表示。根据各国的安全标准,从对人体触电等的安全角度进行规定。
主要是指通过输入滤波电路的接地电容(Y电容)流向大地(接地)的电流,希望减小漏电流时,需要减小或删除滤波电路中的Y电容容量。(但是滤波抑噪特性会发生变化)
图7.电源输入电路的基本图纸
关于输出
额定电压(额定直流输出电压)
指电源输出端之间产生的直流电压,单位为(VDC)。
图8.正确的输出电压测量方法
最大电流(最大直流输出电流)
是指电源可连续提供的最大输出电流值,单位为(A)。
平均电流Im(平均输出电流)
峰值负载时电源可连续提供的输出电流值。
最大峰值电流Ip(最大峰值输出电流)
峰值负载时电源在规定时间内可提供的最大输出电流值。
图9.输出峰值电流的计算
Iav≧Im=(Ip-a)×t/T+a Ip:峰值电流值(A) Iav:产品手册上的平均电流(A) Im:平均电流(A) t:峰值电流的脉冲宽度(秒) T:周期(秒) |
最小电流(最小输出电流)
电源稳定运行所需的电流值。部分产品对此有所规定。
最大功率(最大输出功率)
电源可连续提供的最大输出功率值,单位为(W)。
图10.正确的输出电压测量方法
例)
单一输出:5V × 20A=100W
3路输出:(5V×3A)+(12V×2A)+(12V×1A)=51W
总最大输出功率(仅限多路输出电源)是电源可以连续提供的“各路输出功率之和”的最大值。
关于配电盒
如果各个输出CH的总输出功率在规格的最大总功率范围以内,则输出电流可以自由组合(不超过每个CH的输出电流和功率)。
例)3路输出电源时
总最大输出功率≧CH1输出功率 + CH2输出功率+CH3输出功率
最大输入波动(静态输入波动)
是指输入电压在输入电压范围内缓慢变化时的输出电压波动的最大值,单位为(mV或%)。
图11.正确的输出电压测量方法
最大负载波动(静态负载波动)
是指输出电流在规格范围内缓慢变化时输出电压波动的最大值,单位为(mV或%)。
图12.正确的输出电压测量方法
最大温度变动
仅改变电源环境温度时输出电压的波动值。由该值可以看出,即使环境温度发生变化,输出电压也保持稳定。
例)
当标注为0.02%/℃时,表示温度每变化1℃,输出电压会变动额定值的0.02%。
脉动干扰
是指叠加在输出电压上的微小交流电压分量的最大值,单位为(mVp-p)。
图13.AC-DC电源的脉动干扰
保持时间(输出保持时间)
表示从切断电源输入到输出电压开始下降(超出电压精度范围)的时间,单位为(ms)。
在停电或瞬间停电的情况下,用户可在这段时间内保护设备的运行(例如进行计算机的内存转储)。
图14.输出电压的保持时间
电压可变范围
是指输出电压的可变范围,单位为(VDC或%)。由于输出电压可变方法因各个产品而异,因此需要查看每个产品的使用说明书。
请注意,对于带有过压保护电路的电源,如果输出电压调整旋钮旋转过头(输出电压升高太多),则过压保护会生效,电源会被切断。此外,当增加输出电源时,需要将输出电流降低至根据最大输出功率规定的值。
电压设定精度
是指出货时设定的输出电压的精度。
功能
过电流保护(OCP)
是指通过限制输出电流,使输出电流不超过规定值,并且降低输出电压以防止电源损坏的功能,单位为(%或A)。
规格值是为过电流保护动作点的(输出电压开始降低时的输出电流值)取值范围。但是请注意,在过流条件下连续运行可能会导致电源损坏(请参阅各产品的使用说明书)。
关于过电流保护的典型特性
过电流保护是指因负载短路等导致负载电流过大时,用于保护负载和电源的功能。
过电流保护特性包括“恒流电压压下垂法”和“额定电流下垂法”。
恒流电压下垂法
当输出电流达到过电流检测值时,在保持电流的情况下降低电压。
当输出电流低于过电流检测值时,输出电压自动恢复。当需要连续运转时,推荐采用这一方法。
图15.恒流电压下垂法
额定电流下垂法
如图3-16所示,由于其形状类似于日语片假名中的“フ”,因此这一方法在日语中称为“フ字法”。如果超过过电流检测值,则输出电压和电流将同时下降。使用这种方法,有时可能无法自动恢复输出,这种情况下需要重新接通电源。
图16.额定电流下垂法
此外,还有间歇性运转或切断输出的产品。
过电压保护(OVP)
这一功能是在输出电压超过规定值时关闭输出,以防止连接到输出端的负载被破坏,单位为(%或VDC)。
规格中的值是过电压保护动作点(输出电压被切断的电压)的取值范围。
图17.过电压保护波形
输出切断方式 手动复位型
为了在OVP生效期间切断输出然后再恢复输出,这一类型是暂时将输入电压OFF,并在片刻之后再次接通输入。也有能够利用控制ON/OFF复位的机型。
远程感应
这一功能是用于校正从电源的输出端子到负载的接线(电线)的电阻引起的电压降低。
仅带有+S、–S端子的电源可进行远程感应。+S、-S端子是用于检测输出电压的端子,可向连接该端子的连接点(检测点)提供达到输出电压设定值的电压。
注)如果修正较大的线路压降,则输出端子间的电压会升高,可能会诱发OVP并切断输出。
当不进行远程感应(本地感应)时,由于电线的电阻,负载端的电压会低于输出电压设定值。
例)
当输出电流为10A、电线电阻为0.01Ω时,因电线而产生的压降为10A × 0.01Ω=0.1V,负载端的电压变为 5V–0.1V=4.9V 。
图18.输出电压调整方法(之1)
通过远程感应,+S、-S所连接的负载端的电压成为输出电压设定值。此时,输出端子间的电压高于输出电压设定值。
例)
当输出电流为10A、电线电阻为0.01Ω时,因电线而产生的压降为10A × 0.01Ω=0.1V,输出端子间电压变为 5V+0.1V=5.1V 。
图19.输出电压调整方法(之2)
远程ON/OFF控制
这一功能是让输入保持接通状态,通过控制信号将输出ON/OFF的功能。由于各种产品的规格各不相同,因此必须查看每种产品的使用说明书。
并联运转
为了增加输出电流,将多台电源的输出并联运行。
此外还可作为备份运转,当电源发生故障时,可利用作为备份接入的电源避免负载断电。由于各种产品的规格各不相同,因此必须查看每种产品的使用说明书。
串联运转
为了获得所需的电压,将多台电源的输出串联运行。
输入瞬时压降保护
SEMI-F47
这是面向半导体工艺设备的规格之一,是模拟半导体工厂因设备故障或负载波动较大而导致AC电源电压突然下降(半周期至数秒)的状态,以测试评估被测设备在这种情况下的耐受能力。
图20.输入瞬时压降保护功能
关于运行环境
工作温度(工作环境温度)
表示在满足电源规格的情况下,能够保证连续工作的电源周边环境温度范围,单位为(℃)。
受环境温度的影响,为了避免超过内部部件的额定工作温度,有时电源可能必须在输出功率降级(降低)的状态下使用。必须注意的是,输出降级曲线可能因安装方向以及有无盖板而异。
保存温度
表示在电源不工作时,可在确保不降低性能的情况下存放的环境温度范围,单位为(℃)。
工作湿度(工作环境湿度)
表示在满足电源规格的情况下,可以保证连续工作的相对湿度范围,单位为(%RH)。
保存湿度
表示在电源不工作时,可在确保不降低性能的情况下存放的相对湿度范围,单位为(% RH)。
在持续高湿度环境中存放会导致生锈等,因此必须避免出现这种情况。
耐振动
在规定的试验条件下不会导致电源损坏的振动条件(JIS-C-60068-2-6正弦波振动试验方法)。
例)
(1) 振动的频率范围:10~55Hz
(2) 让频率发生变化的时间:10〜55Hz及55〜10Hz各1分钟。
(3) 加速度:恒定19.6m/s2。
(4)振动方向:X、Y、Z三个方向
(5) 试验时间:各方向各1小时,合计实施3小时。在非工作状态下进行试验。(9.8m/s2=1G)
耐冲击
在规定的试验条件下不会导致电源损坏的冲击条件(IEC 60068-2-6 (2007) 冲击试验方法)。在非工作状态下进行试验。
冷却方式
对电源产生的热量进行散热的方法。
自然空冷
依靠自然对流散热
图21.依靠自然对流散热
强制空冷
依靠风扇散热
图22.依靠风扇散热
传导冷却
依靠热传导散热
图23.依靠热传导散热
关于绝缘
耐电压
是指指定端子之间能够承受的外加电压(有效值)。耐压测试是用于检查初级-次级、初级-FG等之间是否存在绝缘不良。
绝缘电阻
是指在规定端子间施加规定直流电压时的电阻值,单位为(MΩ)。测量绝缘物的电阻值,以确认绝缘没有发生劣化。
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