選擇內部AC-DC電源需要考慮哪些因素

一個非常普遍的需求是為最終產品選擇內部 AC-DC 電源，功率范圍在幾瓦到幾百瓦之間。在低端，替代方案可能是外部電源或“適配器”，但高于 100W 左右，通常選擇內置產品作為內置模塊，可能安裝在機箱或 PCB 上。勇敢的人甚至可能會考慮內部設計，尤其是在所需的性能非標準的情況下。

為什么是內部？

讓我們首先回顧一下為什么選擇內部電源。對于商業產品，消費者不喜歡笨重的直插式“適配器”，但在低功率下，“壁疣”并不是什么大問題，隨著技術的進步，更多的功率被從更小的封裝中擠出，以至于適配器幾乎不比墻壁插頭本身大。使用外部電源也讓產品設計師感到高興——危險電壓被隔離在外部，使最終產品的安全認證更加容易。

缺點是從適配器到產品的電纜長度會降低電壓，可能需要在產品中使用額外的穩壓器，并且通常沒有機會對電源進行“智能”控制，例如關閉到“睡眠”模式或動態調整的輸出電壓。另一個問題是，整體 EMI 標準合規性仍然是最終產品制造商的責任，因此具有生產可變性和不確定電纜運行的適配器必須包含在 EMC 測試中，并且可能會產生不一致的結果。出于這個原因，為了更容易安全和 EMI 合規性，將直插式適配器內部安裝到最終產品中并不為人所知。

在較高功率下，或者當控制和功能很重要時，首選內部或“設備”電源。應該在產品開發過程中盡早做出決定，因為系統電源工程師經常抱怨（并且通常是合理的）他們必須采購適合“任何剩余空間”的內置電源。這可能導致成本和性能妥協，最壞的情況是需要定制解決方案，并帶來相關的延遲和風險。

安全、EMC 和環境合規性是最重要的

內置電源必須提供所需的電壓和電流，但還有許多其他考慮因素。也許最重要的是安全、EMC 和環境合規性——產品最終用途是這里的指南；不同的標準適用于一系列應用：例如工業、家庭、測試和測量、醫療和樓宇自動化。如果產品用于鐵路或軍事等專業領域，標準又有所不同。即使在應用領域內，也存在差異——例如醫療中的患者或操作員環境。

一種趨勢是新的安全標準是“基于危險的”，這迫使制造商額外考慮他們的產品如何被濫用；選擇內部電源至少可以確保不會更換不合適的適配器。選擇正確的認證非常重要且復雜，但如果沒有經驗豐富的內部合規工程師，信譽良好的電源供應商通常可以提供幫助。

力學可能是下一個考慮因素，不僅僅是形狀和尺寸，還有連接器和冷卻裝置。“開放式”電源很受歡迎，而且成本低廉，通常帶有可選的蓋子，如果技術人員在產品通電時可以內部訪問產品，則這些蓋子是必需的。另一種選擇是在接線板中常見的 DIN 導軌格式（圖 1）。

內部電源產品通常具有用于交流輸入和輸出的螺釘端子或插入式連接器，通常為“Molex?”型。在這種情況下，電纜、端子、保險絲、開關和任何機箱連接器都必須針對應用進行適當的評級和認證。電源外部但產品內部的交流輸入電纜很可能會接收到干擾，因此 EMI 測試可能表明需要在靠近電源入口的地方安裝另一個經過認證的機箱安裝濾波器。

接地需要特別注意；如果電源模塊連接器在產品內部被拔下，在入口處仍然必須與設備機箱分開接地，以防火線松動。通常，所有接地連接都不得“可插拔”，除非斷開連接器會同時完全從產品中移除帶電連接。如果不是這種情況，則必須通過“永久”固定進行接地，該固定只能用工具松開，并包括鎖緊墊圈或其他抗振技術。當然，必須根據所應用的安全標準遵守顏色編碼和接線規格，必要時使用電纜應力消除裝置。

內部電源的入口熔斷器應仔細確定尺寸

通過有線 AC 連接到機箱連接器的內部電源必須在入口處包括合適的單保險絲或雙保險絲（視情況而定）。請記住，最終產品交流保險絲保護上游電纜和連接，而不是內部電源，以防止短路和過載。當然，它必須通過正常運行電流并留有一定的浪涌余量，但它也應該在機箱連接器和電源之間對地短路后保險絲斷開之前進行額定，以使連接到最終產品的外部交流電纜不會過載供應。即使外部電纜的額定電流非常高，保險絲的分斷值也應低于任何上游保險絲或斷路器，以避免導致多個電路斷開的故障，即正確的保險絲“協調” - 一個關鍵問題在專業環境中（圖 2）。

冷卻考慮很重要；內部電源可以是風扇、自然對流或底板冷卻，具體取決于最終產品及其應用。在某些環境（例如醫療環境）中，出于噪音原因，或者在難以更換的應用中，可能會排除風扇，但風扇冷卻電源通常會比其他類型的電源更小。如果選擇了風扇冷卻供應，則必須仔細確定進氣和排氣路徑以避免空氣“死角”，特別是如果有其他系統風扇在運行。CUI 等制造商在其產品的數據表中提供了推薦的氣流方向和風扇尺寸；在將電源設計到系統中時應考慮這些因素（圖 3）。