电源应用问题之应用环境分析

电源应用问题之应用环境分析

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。

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。

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：

典型应用环境因素及其影响分析

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。

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％。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

审核编辑：刘清