電源應用問題之應用環境分析

本文簡述開關電源常見的應用環境，分析各種典型環境因素對電源產品的主要影響機理，推薦與應用環境相匹配的金升陽電源產品，提升電源在不同應用環境中的可靠性。

一、引言

隨著電子產品的普及，電源的應用范圍越來越廣，從工業、民用到醫療等，這些應用場景各自有著不同的特點，應用領域環境復雜，每種因素都對電源產品的性能和可靠性有較大影響。金升陽憑借多年深耕電源行業的經驗，針對開關電源典型應用環境因素進行分析，采用模擬測試，以及現場使用，對電源性能進行優化，設計與應用環境相匹配的金升陽電源產品。

本文將對不同領域的應用環境對電源產品的影響機理進行分析。

二、工業領域

電源產品通常應用的工業領域主要有電力、機加工、自動化、冶金、采礦、車載等應用場合，在工業領域我們重點關注的是電源產品的可靠性，下面具體介紹這些工業領域典型的應用環境因素。

工業領域典型應用環境因素

本文中提到的電源產品工業領域環境應用僅限于簡易氣候防護場所，這些場所不受太陽、風、雨等氣候因素的直接侵襲，但是會受其間接影響。除此之外，這些環境下還會直接受到工業污染的影響。因此，工業領域環境中的電源產品面臨的主要環境因素可分為以下幾類：

典型應用環境因素及其影響分析

1）溫度

高溫條件：使電子元器件的失效率增大、壽命降低，例如：電解電容在高溫情況下壽命會急劇減少，一般來講，在極限溫度以內，溫度每升高10℃，壽命降低一半；

低溫條件：使材料的物理特性發生變化，例如電解電容的電解液凍結、容量下降，造成電源啟動困難或者無法啟動。

由于工業品的應用地域較廣，晝夜溫差較大，溫度范圍較寬，而溫度變化會使電子器件的參數發生漂移導致設備不能正常工作，熱脹冷縮出現機械結構不靈活或者卡死現象。

所以我們應當選用工作溫度范圍寬并且能夠承受高低溫沖擊的電源。金升陽電源產品在設計時充分考慮到器件參數的溫漂特性，器件選型也充分考慮到工作溫度范圍并留出相應的余量。

2）氣壓

氣壓與海拔高度有密切的關系。在高海拔的地區由于空氣密度降低，產品散熱性能將顯著下降。因此在熱設計時系統要留有足夠的裕量，發熱器件要有更大的降額。

隨著氣壓的降低，產品的電暈電壓會減小，外絕緣強度降低。一般情況下，電子產品在海拔0～5000m范圍內，氣壓降低12％（相當于海拔升高1000m），其絕緣強度降低8～13％。

所以在高海拔應用環境下的產品設計，要充分考慮到元器件降額、散熱，加強安規等。針對高海拔應用，推薦使用金升陽滿足5000米海拔使用的電源。

3）濕度

在我國南方的夏季和全球的熱帶雨林地區，高相對濕度同時伴隨高溫的濕熱情況是經常出現的。

4）凝霜

晝夜溫差大、溫度變化快或雨霧多的地區容易出現凝露現象；對于一些間歇性工作的產品，如果晚上關機處于冷態，早晨開機時由于環境溫濕度較高也可能產生凝露現象。凝露對產品的主要影響有電氣短路、絕緣強度下降、電化學腐蝕。

5）粉塵

粉塵可以分為吸濕性導電塵和導電粉塵。

吸濕性導電塵：會沉積在電源PCBA表面，在其吸潮后，會大大降低產品絕緣特性，腐蝕產品器件。

導電塵：它存在于大量工業領域環境中，其對電源產品的主要影響為絕緣電阻降低，引起打火、拉弧；形成短路通路，引起器件燒毀，炸機。

6）鹽霧

鹽霧腐蝕對電源產品長期使用的可靠性會產生非常大的影響。沉降電路板上可能造成短路失效，所以為了防止金屬部件受到腐蝕，產品的結構設計和加工工藝都要考慮必要的防護措施。

7）腐蝕性氣體

工業領域環境中常有腐蝕性氣體的出現，腐蝕性氣體主要成分可能會有Cl2 、H2S、NO2、SO2等，它們對產品的影響主要是與濕度、溫度等因素綜合發生作用，可導致金屬腐蝕、塑料橡膠老化變形等。

金升陽針對性的給出了單面三防漆版本電源、雙面三防漆版本電源、半灌膠電源、塑封模塊電源 、灌膠模塊電源等產品，并針對性的加強電源外殼的表面處理，能夠很好的應對高濕度、凝霜、粉塵及腐蝕性氣體的應用環境。

8）電網波動環境

電網電壓幅值的波動對于用電設備有著非常大的危害。在供電較好的城市和工業區，變化范圍通常只有±15%左右，而在供電條件下較差的地區，或者電網存在負載變化很大設備的場景，如山區、公路隧道，充電樁、發電機供電等場合，有時甚至能夠達到20%~30%。

常規開關電源的承受電網電壓波動范圍為15%，為264VAC，超過264VAC電源有可能會損壞，嚴重時甚至會造成設備跳閘、著火。

針對電網這種難以避免的波動情況，金升陽開發出“305全工況”系列開關電源，產品除了滿足一般正常環境使用條件外，還可長期適用于對輸入電壓（305VAC）、工作溫濕度、海拔、電磁干擾等方面有更高要求的惡劣環境和特殊環境。

三、民用領域

電源產品應用的民用領域主要有照明、家電、顯示屏、廣播等應用場合，在民用領域除可靠性之外我們重點考量的還有：安全性、易安裝性、高性價比等。

民用產品領域產品，因會直接與人體接觸，相較于工業應用對安全性也提出了更高的要求，例如更高的耐壓需求，電源的隔離需求，過流過壓過溫保護等需求。

四、特殊應用領域

電源除了常規的工業及民用應用領域以外，還有一些特殊的應用，這些領域加強定義了某些參數指標，例如：醫療行業，對安規距離和泄漏電流提出了更高的要求。

審核編輯：劉清