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3 W 至 20 W 板載 AC/DC 電源的應(yīng)用越來越普及，涵蓋了物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)、工業(yè) 4.0、工業(yè)自動化、視聽設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備 (ITE)、智能家居/建筑、白色家電和消費類電器。雖然嘗試設(shè)計低功率 AC/DC 電源極具吸引力，但這個過程比想象的要復(fù)雜和耗時。各種設(shè)計都需要滿足具有挑戰(zhàn)性的性能要求，包括寬輸入電壓范圍、峰值功率輸出和高功率密度。此外，還必須通過安全、效率、待機功率和電磁兼容性 (EMC) 等眾多國際標(biāo)準(zhǔn)的認證。 正因如此，設(shè)計者可以使用緊湊型板載 AC/DC 電源。此類電源已通過經(jīng)過認證，符合所有相關(guān)的國際性能標(biāo)準(zhǔn)，能加快產(chǎn)品上市時間。此類高能效電源的輸入電壓范圍寬，可以接受 AC 或 DC 輸入，靈活性高，全球兼容。 本文簡要探討了一般 AC/DC 電源的應(yīng)用注意事項。然后以 RECOM Power 的 RACxx-K 系列 的三種板載 AC/DC 電源轉(zhuǎn)換方案為例，指出特定產(chǎn)品的主要特性、優(yōu)勢以及使用方法。 AC/DC 轉(zhuǎn)換器組合 AC/DC 電源可串聯(lián)或并聯(lián)，以提供更高的功率水平或?qū)崿F(xiàn)冗余式熱插拔運行（圖 1）。 
圖 1：兩個 AC/DC 轉(zhuǎn)換器可以串聯(lián)以獲得更高的電壓（上）或并聯(lián)以獲得更大的電流和/或以冗余方式運行（下）。（圖片源：RECOM Power） 并聯(lián)電源（如圖 1 下方所示）可用于提供更高的電流，或通過冗余性能達到更高的可靠性。當(dāng)兩個電源都在或接近其全額定輸出電流下運行時，電流可能會更高。輸出電壓沒有變化，但電流增大，因此提高了輸出功率。 在冗余電源配置中，使用多個電源來提高系統(tǒng)可靠性，而不是增加有效功率水平。冗余配置可分為幾種形式。系統(tǒng)在拓撲結(jié)構(gòu)中的配置為：正常工作期間僅從“主”電源獲取電力，并在主電源故障時自動切換到“備用”電源。 N+1 冗余是另一種常用的拓撲結(jié)構(gòu)，用于提高電源可靠性。N+1 系統(tǒng)由兩個或多個電源組成。在圖 1 中，下方的配置可作為 “N”=1 冗余架構(gòu)。在這種情況下，每個電源在正常工作時的容量都只有 50%，但其他電源出現(xiàn)故障時，每個電源都可滿載工作。 除采用并聯(lián)方式能增加有效功率外，還可以通過電源串聯(lián)來增加功率（圖 1 中上方的配置）。在此例中，兩個電源有相同的輸出電壓 VO，串聯(lián)配置提供 2VO。由于輸送至負載的電流沒有變化，所以電壓翻倍后，有效功率就翻倍了。 圖 1 中的兩種配置都包括用來隔離電源輸出的 ORing 二極管。如果其中一個電源發(fā)生故障，ORing 二極管可以保護系統(tǒng)不發(fā)生災(zāi)難性故障。ORing 二極管的額定電流應(yīng)大于電源的額定輸出電流，而其額定擊穿電壓必須大于電源的輸出電壓。 AC/DC 輸入注意事項 雖然有幾種方法可以將兩個或多個 AC/DC 電源的輸出相連接以增加功能，但不能將兩個 AC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸入連接以增加輸入電壓范圍。正因如此，寬輸入（也稱為通用輸入）AC/DC 電源越來越受歡迎。保險絲保護也是 AC/DC 電源輸入的一個重要考慮因素（圖 2）。 
圖 2：通常情況下，使用單輸入保險絲（如圖上方所示），但如果輸入沒有極化，可以在兩條輸入線上都放置保險絲（如圖下方所示）。（圖片源：RECOM Power） 一般建議使用延時保險絲，也叫慢熔保險絲。如果交流輸入沒有極化，則保險絲可以連接到兩條輸入線上。建議采用的單相 AC/DC 電源的典型保險絲規(guī)格：輸出功率低于 40 W 時 1.5 A，輸出功率超過 40 W 但低于 60 W 時 2 A，輸出功率為 60 W 或以上時 3 A。 如果 AC/DC 電源有一個接地引腳 (FG)，則必須將其在安全的接地點接地。-VOUT 輸出電壓可以連接 FG，將 -VOUT 輸出引向地。設(shè)計師應(yīng)指定短而厚的互連器件，以保證牢固連接，進一步減少電磁干擾 (EMI)（圖 3）。
圖 3：輸出電壓可以連接大地，將輸出引向地。（圖片源：RECOM Power） 用于物聯(lián)網(wǎng)、IIoT 和家庭應(yīng)用的 3 W 電源 對于需要 3 W 電源的物聯(lián)網(wǎng)、IIoT 和家庭應(yīng)用的設(shè)計者，RECOM 提供了 RAC03E-K/277 AC/DC 電源。這款電源提供經(jīng)過嚴格穩(wěn)壓的 12 VDC 單輸出（其他型號可提供 3.3 V 至 24 VDC 輸出）。此類獲得國際認證的電源具有增強型寬輸入電壓范圍，具體為 85 V 至 305 VAC 或 120 V 至 430 VDC，并符合 ErP 待機功率要求。RAC03E-K/277 系列的工作溫度范圍寬，能在從 -30°C 到 +75°C 的自然對流冷卻條件下提供滿載輸出功率（3.3 V 輸出器件除外，這種器件在 +70°C 提供滿載功率）（圖 4）。
圖 4：RAC03E-K/277 系列的工作溫度范圍寬，能在從 -30°C 到 +75°C 的條件下提供滿載輸出功率（3.3 V 輸出器件除外，這種器件在 +70°C 提供滿載功率）。（圖片源：RECOM Power） 此類電源的所需板面積為 1.45 英寸 × 0.95 英寸，外形低矮，厚度小至 15.4 mm。此類電源的 4 kV AC 輸入到輸出隔離使其適合全球應(yīng)用，且此類電源符合以下標(biāo)準(zhǔn)： · UL/IEC/EN62368-1 認證 · CAN/CSA C22.2 No. 62368-1 條認證 · EN60335-1（申請中） · EN62233（申請中） · IEC/EN61558-1/2-16（申請中） · 符合 EN55032/EN55035 標(biāo)準(zhǔn) 用于過程自動化和智能建筑的 10 W 電源 RAC10-05SK/277 5 VDC 輸出 ACDC 電源的功率為 10 W，140% 的峰值功率使其滿足具有電感、高啟動電流或非線性負載系統(tǒng)的瞬時功率需求，如過程自動化和智能建筑應(yīng)用（圖 5）。這種在印刷電路板（PC 板）上安裝的 AC/DC 電源獲得了國際安全認證，符合工業(yè)和民用標(biāo)準(zhǔn)。
圖 5：10 W RAC10-05SK/277 AC/DC 電源獲得了國際安全認證，符合工業(yè)和民用標(biāo)準(zhǔn)。（圖片源：RECOM Power） 這種 10 W 型號的電源分為 3.3 - 24 V DC 單輸出電壓版本和 ±12 V 或 ±15 V DC 雙輸出版本。這些電源符合 IEC62477-1 III 類電源過電壓 (OVC III) 要求，適用于在固定裝置中使用的工業(yè)系統(tǒng)，以及對設(shè)備的可靠性和利用率有特殊要求的情況。這些裝置中的電源通常通過永久型硬線與 AC 配電盤連接。與上文討論的 3 W RAC03E-K/277 一樣，這些 AC/DC 電源具有 85 - 305 VAC 或 120 - 430 VDC 的超寬輸入電壓范圍。 20 W 電源具有超低的空載功率 物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備的設(shè)計者可以使用 20 W RAC20-K 系列 AC/DC 模塊。例如，RAC20-48SK 版本產(chǎn)生 48 VDC 輸出，在始終開啟和待機應(yīng)用中，其空載功耗僅為 40 毫瓦 (mW)。這些電源符合 ErP Lot 6 待機模式要求。這些電源具有 85 - 264 VAC 寬輸入范圍，也可選擇 85 - 305 VAC 或 120 - 370 VDC 超寬輸入范圍。這些電源的修改版本符合 IEC62477-1 III 類電源 OVC 要求。這些安裝在 PC 板上的電源可分為 5 - 48 VDC 單輸出電壓版本與 ±12 或 ±15 VDC 雙輸出版本。這些電源在從輕載到滿載的整個負載范圍內(nèi)具有高效率，如 RAC20-05SK 5 V 版本的曲線圖所示（圖 6）。
圖 6：如 RAC20-05SK（5 V 輸出型號）的效率與輸出負載的關(guān)系圖所示，從輕載到滿載的整個負載范圍內(nèi)都具有很高的效率。（圖片源：RECOM Power） RAC20-48SK AC/DC 電源符合 EN 55022 B 傳導(dǎo)性電磁輻射要求，無需增加任何濾波功能。其工作溫度 -40°C 至 +85°C，并具有國際安全認證，適用于工業(yè)、視聽和信息技術(shù)設(shè)備，包括（* = 超寬輸入型號正在申請中）： · 獲得了 IEC/EN62368-1 認證 · 獲得了 UL62368-1 認證 · 獲得了 CAN/CSA-C22.2 No. 62368-1-14 認證 · 獲得了 IEC/EN60335 認證* · 獲得了 IEC/EN61558-1 認證* · 獲得了 IEC/EN61558-2-16 認證* · 符合 IEC/EN61204-3 標(biāo)準(zhǔn) * · 符合 EN55032/14 標(biāo)準(zhǔn) * · 符合 EN55024 標(biāo)準(zhǔn) * 通過單輸出提供雙輸出 如上所述，3 W RAC03E-K/277 只提供單輸出設(shè)計。10 W RAC10-05SK/277 和 20 W RAC20-48SK AC/DC 電源提供單輸出和雙輸出。然而，雙輸出配置僅限于 ±12 VDC 或 ±15 VDC。在某些應(yīng)用中，可能需要不同的輸出電壓組合。在這些情況下，設(shè)計者可以將單輸出 AC/DC 電源與較低功率的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器或開關(guān)穩(wěn)壓器配對使用，提供一個輔助輸出電壓或一個負電壓輸出軌（圖 7）。
圖 7：開關(guān)穩(wěn)壓器（R-78xx，上）或 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（下）可以與 AC/DC 電源組合，產(chǎn)生一個輔助輸出電壓（上）或一個負電壓軌（下）。（圖片源：RECOM Power） 更多的 EMI 濾波 本文討論的 RECOM RAC 系列 AC/DC 電源都含內(nèi)置線路濾波器，符合 EN 55022 B 類傳導(dǎo)型電磁放射要求。在要求更高的應(yīng)用中，可能需要進行額外濾波。當(dāng)添加外部濾波器時，應(yīng)使用中央星形接地式布線拓撲結(jié)構(gòu)，并且外部濾波器和轉(zhuǎn)換器之間的布線應(yīng)盡可能短（圖 8）。
圖 8：RECOM RAC AC/DC 電源符合 EN 55022 B 級傳導(dǎo)性電磁輻射要求可根據(jù)需要增加一個外部過濾器。（圖片源：RECOM Power） 總結(jié) 雖然對低功率、板載 AC/DC 電源的需求在持續(xù)增長，但這類電源仍然是復(fù)雜的系統(tǒng)。如果設(shè)計者不精通電源設(shè)計、測試和合規(guī)性方面的細微差別，從頭開始設(shè)計將非常耗時，而且會增加成本，推遲設(shè)計進度并占用更多的電路板空間。 許多情況下，大量現(xiàn)成的緊湊型板載 AC/DC 交流/直流電源是不錯的選擇。如圖所示，這些產(chǎn)品有各種各樣的輸入電壓范圍，可以接受 AC 或 DC 輸入。此外，這些電源可能已經(jīng)獲得了所有相關(guān)國際性能標(biāo)準(zhǔn)和合規(guī)法規(guī)的認證。 來源：Digi-Key 作者：Jeff Shepard |
