行業(yè)內電源模塊的應用問題
【應用問題1:空載功耗過大而引起儲能供電系統(tǒng)續(xù)航時間變短】
儲能系統(tǒng)的能量消耗有兩種模式:運行模式和待機模式。運行模式時,在保證系統(tǒng)具備同樣性能的前提下,可以通過降低各部分能耗來實現(xiàn)節(jié)能;而待機模式則有所不同,這些電路中的部分單元是*供電的,以備整個系統(tǒng)隨時重啟、運行。比如,使用DC/DC產品時,zui常見的供電方式是使用蓄電池供電,如BMS電池管理系統(tǒng)、超級電容供電系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)中,設備大部分時間工作在空載條件下,此時過大的空載輸入電流直接消耗了這些儲能系統(tǒng)的能量。
目前行業(yè)內輸出功率6W的電源模塊在24V輸入電壓情況下,空載電流指標典型值大多為12~15mA左右,相比而言,金升陽R3代產品空載電流就非常小,典型值一般為4~5mA。在同一條件下測試,R3代產品空載損耗大幅降低,甚至低至0.12W。舉一個20AH蓄電池的應用實例:我們用蓄電池給DC/DC模塊電源供電時,一般情況下空載輸入電流為15mA,電池的續(xù)航能力為1333.3H。如果要提高蓄電池的續(xù)航時間,那么必須降低空載電流指標。金升陽R3代電源模塊的空載電流為行業(yè)內的三分之一,那么續(xù)航的時間將提高三倍達到4000H。因此,R3代電源模塊大幅度提高了蓄電池供電的續(xù)航時間,降低了儲能系統(tǒng)的能耗。
其次,對于儲能系統(tǒng)處于待機狀態(tài)下,且整個供電系統(tǒng)需同時兼容幾個不同輸入電壓段的應用,則特別需要關注全電壓范圍內的功耗均衡問題。目前,在滿載條件下達到率是非常盛行的,工程師在設計時也是非常重視,但忽略了空載電流指標,以至于空載功耗甚至達到2W。此時,在待機模式下儲能系統(tǒng)的能量轉化為熱量的形式釋放出去,造成了能源的浪費。金升陽R3代產品在全輸入電壓范圍內的空載電流都比較均衡,指標分別為:低壓輸入5~6mA,標稱電壓輸入4~5mA,高壓輸入2~3mA,可以確保在兼容幾個不同輸入電壓段時空載功耗的均衡使用,避免浪費整體系統(tǒng)的待機能量。
金升陽R3代電源模塊以超低的空載功耗和全電壓范圍內功耗均衡等特性,解決了系統(tǒng)長期在空載條件下工作而產生的能耗問題,幫助設備實現(xiàn)節(jié)能。
【應用問題2:過分強調模塊的降額應用從而導致外殼溫升相對較高】
大部分客戶在應用模塊電源時,習慣降額到10%~30%負載下應用,他們認為這樣降額應用可以提高產品長期工作的可靠性。其實不然,在電源模塊的實際應用中,由于輕負載效率較低,若長期工作在輕負載條件下,將導致自身損耗大,引起模塊外殼溫度升高,在多模塊使用的場合或密閉場合中將導致模塊失效,無法*高可靠性的應用要求。
舉一個實際應用的案例,某*客戶負載約1W,在使用模塊時認為降額應用可提高產品可靠性,所以選用國內某品牌6W電源模塊。在標稱電壓輸入,輸出滿負載,25℃環(huán)境溫度下測試,測試該模塊的外殼溫度44度,高溫85度條件下測試外殼溫度達到103度。但是,若該模塊持續(xù)工作在高溫環(huán)境下,其可靠性將會降低。
這是因為在1W負載下,模塊的轉換效率只有40%左右,從公式ΔP=Po/η-Po=1.5W中可以看出,模塊自身的損耗比負載功率還大,導致外殼溫度升高,反而降低了產品的可靠性。金升陽R3代6W產品在輕負載下效率高達75%,較國內同行提高了35%。由ΔP=Po/η-Po=0.3W可知,模塊自身損耗降到原來的五分之一。相比較而言常溫、高溫下工作我司模塊的外殼溫度降低了10度左右,由此,減少了由模塊自身損耗而引起的可靠性降低的風險。
同時,由于空載的功耗降低也使得產品在所有負載點的損耗都跟隨著降低,這也使得產品的工作效率在全負載范圍內都得到大幅度提高,詳細可參照一下圖表:

【應用問題3:外殼溫升相對較高,在很多溫度敏感場合使用困難】
由于很多場合對溫升較為敏感,比如在煤礦的井下、石油勘測現(xiàn)場等這些場合往往存在一些易燃氣體,為確保安全,常常對于溫度指標有著極為嚴苛的要求。對于這些敏感場合,產品的溫升越低那么整機的可靠性及安全指數(shù)都是倍增的。
金升陽的R3代產品除了通過優(yōu)化產品的電路設計來降低產品的溫升,還在工藝結構上進行創(chuàng)新,從而進一步的降低模塊的溫升。金升陽R3代產品除了常規(guī)封裝外,還可以選用一體成型化的散熱片進行溫升的處理,相對普通粘貼式和機械安裝式的散熱片,一體化散熱片*規(guī)避了因不同平面間接觸縫隙導致的溫差,從根本上降低了產品的溫升,提升了產品的可靠性。

金升陽集合了IPD產品開發(fā)規(guī)范、ISO9001產品開發(fā)要求、可靠性平臺要求、全過程目標成本管理要求,打造了具有金升陽特色的研發(fā)管理體系,為打造精品電源,提供了體系保證。在該體系下,自2012年推出的金升陽R2代產品在短路保護、紋波噪聲等關鍵性能方面,贏得了廣大客戶的贊譽。但對于某些需長期工作在空載/輕負載條件下的應用,金升陽R2代電源模塊的空載功耗和輕負載效率性能還不能很好的滿足要求。經過不斷的研究和創(chuàng)新,金升陽DC/DC寬壓R3代電源在降低空載損耗和提升輕負載效率方面有了質的突破。
R3代電源模塊,在保證產品具有各種保護功能的前提下,空載功耗和輕負載效率性能大幅度提升,同時采用*的前饋電路設計,確保過流保護點在全電壓范圍比較均衡;*的內部保護電路設計,避免了產品內部器件失效或者虛焊引起的瞬間炸機現(xiàn)象;較高的容性負載能力,滿足各種特殊環(huán)境下的應用;10mS快速開機啟動,減少了系統(tǒng)時序設置的相互影響,節(jié)能,為國內電源行業(yè)樹立了新的*!
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