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1  節(jié)能電源介紹

    最近以來，在開關(guān)電源的領(lǐng)域里關(guān)注如何開發(fā)節(jié)能電源的技術(shù)人員愈來愈多了。顧名思義，所謂的節(jié)能電源一定與節(jié)約用電量有關(guān)，那么如何才能實現(xiàn)這個目標？著名的導軌式電源制造商德國PULS電源集團公司（以下簡稱為PULS公司）在這方面作了大量的研究和開發(fā)工作。PULS公司新近推入市場的效率達到95.5 % 的DIMENSION 概念型電源將工業(yè)DIN導軌式開關(guān)電源的技術(shù)推向了一個新的高度，成為進入節(jié)能型電源規(guī)范的姣姣者之一。

    節(jié)能電源的關(guān)鍵就是減少電源損耗， 盡可能的獲得最大的提供功率，而要達到這個目的，就必須提高電源的工作效率。

圖1  效率和熱損耗

    電源的工作效率是指電源的輸入功率與輸出功率的比率，即：P_out = η?P_in。

    圖1分別對效率為80%和95%的960W電源作了比較?？梢钥吹?，如果電源的效率從80%提高到95 % 時，這樣電源的損耗減少了80%，即用一個 960W的電源一小時就節(jié)省近200W 的用電量。如果按每天工作16小時，每年工作250天。單單一年就節(jié)省了800 000W用電量。從這個小例子，可以體會到提高電源的效率可節(jié)省多少用電量。作為一個工程項目設(shè)計者應(yīng)該充分考慮這個問題了。同時，提高了電源的效率，不僅僅是節(jié)省了能量，而且減少了生產(chǎn)成本，更主要的是減少了對環(huán)境的污染。

2  節(jié)能電源減小了電源熱損耗

    采用高效率的節(jié)能電壓意味著電源內(nèi)部的熱損耗減少，一般來說電源內(nèi)部的熱損由電源能量損耗產(chǎn)生，并被轉(zhuǎn)換成熱量，散發(fā)到電源部件上，使得電源內(nèi)的工作溫度升高。為了保證電源本身能在允許的溫度下工作，必需采用冷卻的措施，比方采用大的散熱器，使得熱量能迅速發(fā)散，控制溫度的上升。但是散熱器的體積大，份量重，給導軌式開關(guān)電源的安裝帶來了很大的問題；或者采用強迫風扇通風的方法，但是風扇本身的質(zhì)量以及非常差的防塵能力，不能運用在工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境中，一般地說在工業(yè)的環(huán)境下工作的電源不采用強迫風扇通風的方法。因此，采用節(jié)能電源就自然而然的解決了熱損耗的散熱問題。盡管 PULS公司的SL強力型電源的體積和重量已經(jīng)達到了很高的水平，但是DIMENSION概念型開關(guān)電源由于成功地解決了熱損耗引出的溫升問題，跟SL強力型PULS電源相比在體積和重量方面又更上一層樓，跟市場上同類的導軌式開關(guān)電源相比，其體積和重量都減少了50% 以上，具體參數(shù)見表1、表2。

表1   體積對比

表1   熱損耗對比

3  采用節(jié)能電源意味著延長了電源的壽命，即電源的可靠性大大提高

    熱損耗的增加引起了溫度的上升，電子產(chǎn)品長期在高的環(huán)境溫度下工作，又會加快老化，MTBF時間減少，可靠性下降，電源的損壞也大大加快。根據(jù)Arrhenius曲線圖可以得到器件的損壞率與溫升成指數(shù)關(guān)系。當工作溫度從30℃上升到40℃時，器件的損壞率上升幅度為3.4 倍。當工作溫度從70℃上升到80℃時，器件的損壞率上升幅度為2.6倍。 所以溫度的高低不僅直接影響到電源的可靠性，同時對電源的每個電子元件的壽命也是有直接的關(guān)系。比如，電源中的關(guān)鍵器件―電解電容，它的壽命直接與溫度有關(guān)，如圖2所示。

    從表格中可以看到，溫度每上升10度，電解電容的壽命就減少一半。從而也相應(yīng)地減少了電源的壽命。因此在采購電源時必須了解電源所采用電解電容的測試方式。一般可用在攝氏105度下運行2000小時的電解電容。

圖2  溫度與電解電容壽命長短的關(guān)系

    電源的熱損耗問題，延長電源的壽命，提高電源運行的可靠性，唯一的解決辦法就是采用節(jié)能電源，而要開發(fā)節(jié)能電源的技術(shù)關(guān)鍵是提高電源的工作效率。電源的效率提高了，以上幾個問題就可以迎刃而解了。PULS公司從1980年便開始制定了以發(fā)展技術(shù)創(chuàng)新為目標的新型工業(yè)電源，在25年的發(fā)展歷史中堅持采用國際標準開發(fā)和生產(chǎn)出市場上創(chuàng)新、高質(zhì)量的電源產(chǎn)品，保證了其獨特的競爭力與創(chuàng)造力。PULS 電源輸入范圍寬（單相交流85～264 V，三相交流320～575V和直流85～375 V等）；DC輸出范圍可調(diào)，提供了從功率25W到1000W的最全面的產(chǎn)品系列；通過電源并聯(lián)技術(shù)可達到更廣的范圍，專門開發(fā)的單元和模塊可實現(xiàn)冗余應(yīng)用；DC/DC轉(zhuǎn)換器與電源緩沖器模塊補充了其產(chǎn)品范圍。DIMENSION概念型導軌式電源效率高于92％。由于PULS電源的高效率使得PULS的電源熱損耗極小，大大提高了模塊的使用壽命，故障率大大減少；所有的模塊都使用對流式冷卻方式，從而代替了容易導致故障的風扇和強制通風技術(shù)；在-10℃到+60℃的環(huán)境下可以保證正常工作；在稍微降低功率的情況下甚至可以在+70℃的溫度環(huán)境下工作。在全負荷的工作狀態(tài)下，PULS開關(guān)電源的預期使用壽命超過70 000小時，相當于可連續(xù)工作8年。實際上，沒有什么系統(tǒng)會在這樣長的一段時間里一直不停的運轉(zhuǎn)，所以在實際使用中單元的壽命會更長一些。對于統(tǒng)計意義上的值MTBF（所謂的平均故障間隔時間），PULS電源同樣達到了一個相當高的水平：超過100萬個小時，向?qū)崿F(xiàn)全工位的節(jié)能電源的目標跨近了一大步。