选择最优的 DIN 导轨电源

作者： Pete Bartolik

通过标准化 DIN 导轨可轻松地将电源安装到电气外壳中。然而，设计人员不能忽视效率和散热问题，否则会影响应用的可靠性、使用寿命和运营成本。

不可靠的电源会让系统设计人员及其客户感到恼火。提前更换电源非常耗时且成本高昂，并且在许多应用中导致系统停机是不可接受的。

发热与 DIN 电源的效率低下和故障如影随形。发热会使电源中用于储存电能、平滑电压及电流波动的电解电容器逐渐变干失效。

电容器对温度最敏感，通常是电源中第一个出现故障的元件。温度上升 10°C 就会使其预期使用寿命减半，因此防止过热是一项关键的设计注意事项。半导体器件和焊点也容易受到温升的影响。

通过采用高效的设计、适当的热管理和选择高品质器件，产品设计人员可以减轻热量影响、延长使用寿命并提高系统可靠性。

优化高效设计

DIN 导轨电源的效率用输出功率与输入功率之比率表示。例如，运行效率 95% 的电源仅会损失 5% 的输入能量作为热量，而运行效率为 85% 的电源则会损失 15% 的输入能量。

通过减少发热，高效率电源可以降低冷却要求，更好地确保电解电容器达到制造商规定的使用寿命，并提高电源装置的总体可靠性。

通过采用热管理优化方案，将热量消散至外部环境中，降低内部温度。此外，电源设备可通过尽可能地减小温度敏感器件的受热影响，提高总体耐用性并延长使用寿命。

电源变得越来越复杂，尺寸却越来越小。内部空间有限，因此安装冷却管道至关重要，设计人员最好将其视为不可或缺的组件。通过采用先进的冷却概念，通常可以取消内部散热器，进一步减轻电源重量，显著降低生产成本。

电源设备制造实践

PULS 等制造商证明，通过高效率、优化热管理和精确的测量技术，可以设计出可靠环保的电源。

测量电源效率是一个很复杂的过程。系统开发人员应评估制造商提供的数据，以确保这些数据是通过标准化测试程序获得的。这样做会确保效率参数真实可靠，且在不同供应商产品之间具有横向可比性。能效测量应在模拟真实条件下进行，具体包括动态负载及温度范围。

器件的位置也很重要。把决定使用寿命的器件有策略地放置在温度较低的区域，助于最大限度地延长使用寿命。例如，电解电容器可放置在冷气流附近（图 1）。

图 1：热图展示了将电解电容器放置在冷却气流附近并远离发热点的优势。（图片来源：PULS）

PULS 提供全面的 [DIN 电源] 。其 240 W CP10 系列产品的效率高达 95.2%，480 W CP20 系列的效率高达 95.6%。这两个系列的高效率和先进的热设计最大限度地减少了内部发热，使其非常适合要求苛刻的工业应用。

该公司将其 [DIMENSION CP10.241] 电源放置在一个外壳内（图 2）进行测试，并加载至额定功率的 80%。测试结果显示，运行四小时后，外壳内的温度上升了约 19°C。效率低 6.7% 的设备会导致控制柜内的温度高到 35.3°C。温升16.3°C 就会使电解电容器的使用寿命缩短一半以上。

图 2：PULS DIMENSION CP10.241。（图片来源：PULS）

产品设计人员还应该评估电源在非满载运行时的效率，因为非满载效率在设计实用、经济高效的应用时越来越重要。高满载效率使得使用小型设计成为可能，但要求电源满载运行的情况相对很少。PULS 对其 [DIMENSION CP20.241] 进行的测试展示了效率如何影响不同的负载（图 3）。

图 3：不同负载对 PULS DIMENSION CP20.241 效率的影响。（图片来源：PULS）

产品设计人员还应确保他们选择的电源符合能源效率标准，例如能源之星和 IEC 62368-1 标准，以及限制有害物质指令 (RoHS)、针对危险材料和电子废物管理的废弃电气电子设备 (WEEE) 指令。

结语

DIN 导轨电源的效率和散热是产品设计人员需要考虑的关键因素。高效率可降低运行成本、最大限度地减少对环境的影响并提高系统可靠性。有效的散热策略可确保器件寿命，防止系统故障。PULS DIMENSION 产品组合包括各种 DIN 导轨电源，可为几乎所有应用提供合适的解决方案。

审核编辑 黄宇