选择外部电源

选择 AC/DC 电源可能是一项艰巨的任务。应该是内部的还是外部的？如果我的产品运送到世界其他地区，是否合规？我的医疗产品是否需要符合医疗安全标准的电源？这些只是工程师在专注于新产品设计的电源方面时可能会提出的一些问题。

确定所需的电源类型

选择 AC/DC 外部电源的决定可能取决于产品内的实际空间限制。根据电源要求，内部电源可能会占用宝贵的空间，与市场上的其他设计相比，最终产品不必要地大于所需尺寸。对于许多消费者来说，产品占用的空间是一个重要的考虑因素，尤其是当它可能在台面或媒体系统旁边时。出于某些实际原因，选择外部电源，无论是台式电源还是壁式插头装置（图 1），都是一个谨慎的选择，因为它可以使最终产品尽可能小。

图 1：CUI 的 SWI 产品系列为 AC-DC 壁式适配器提供紧凑、高效和经济的解决方案（来源 CUI）

壁式插头单元往往适合需要直流电源从几瓦到大约 50 瓦的产品。除此之外的任何东西都需要台式机（图 2）。

图 2：SDI160G-U 和 SDI160G-UD 提供 160 瓦的持续功率并符合 UL/EN/IEC 62368-1 要求（来源 CUI）

为方便起见，许多设计人员选择使用标准 5 VDC 电源为其产品供电，因此选择具有标准 USB-A 插座的壁式插头装置是电流高达 2 安培的产品的简单选择。同样，将您的产品设计为在 12 VDC、15 VDC 或 24 VDC 的流行标称电压下工作，可以简化选择，因为大多数制造商都提供这些电压的标准单位。另外，您打算在您的产品中使用哪种类型的电源输入插座？它是作为标准提供的还是由电源制造商提供的额外费用？不要忘记检查您的设计的峰值功率要求，因为这将决定您需要选择的适配器。选择使用不能提供足够峰值输出功率的设备，尤其是那些具有感性负载（例如电机）的设备，可能会导致电源过热，造成不必要的组件应力并降低产品可靠性。

将您的要求与数据表规范进行比较

请务必仔细研究潜在电源的数据表，因为有些因素可能不像输出电压和额定电流那么明显。

许多壁式插头电源提供相对于地浮动的 DC 输出。称为 II 类，这些电源不提供保护性接地连接，为此您需要 I 类电源，而这些往往是台式机。

在数据表上检查的其他规格包括线路调节、纹波和噪声、保护功能和批准。

调节给出了电源可以将其输出电压与规定的标称输出保持的接近程度的度量。适当的调节可能是 +/- 10 %，但如果您的应用对电压输入变化敏感，则需要进一步考虑此功能。对于标称 12 VDC 输出，+/- 10 % 调节意味着输出电压范围可以从 10.8 VDC 到 13.2 VDC。直流输出上通常会出现纹波和噪声，同样，敏感的嵌入式电路可能容易在电源线上产生过多的噪声。使用额外的过滤组件可能会有所帮助，但请记住，这些会增加您的物料清单成本并占用宝贵的 PCB 空间。

在查看电气规格时，请检查电源具有哪些类型的标准保护功能。输出过压、输出过流和过温是常用的保护措施，但如果您的产品在输入电压低于给定电压时可能无法正常工作，则欠压锁定要求也可能很重要。

安全和能源效率标准

电源认证包括安全、能效和电磁兼容性等方面。以下标准不仅适用于电源单元，也适用于与其连接的整个产品。内部标准 IEC-62368 规定了安全因素，例如商业、IT 和 AV 设备的最大允许泄漏电流和输入到输出隔离电压。图 3 说明了潜在的安全隐患和隔离测试要求。隔离可防止致命的交流线路电压通过直流输出。

图 3：AC/DC 电源适配器（源 CUI）的隔离测试要求

IEC-62368 将于 2020 年 12 月成为法律，此前由两个标准 IEC-60950（IT 系统）和 IEC-60065（AV 设备）确定。该安全标准还根据爬电距离（两点之间的表面路径）和间隙（直接气隙距离）规定了与电源内电压应力相关的最小距离。任何用于为有可能接触患者的医疗器械供电的电源，例如血压计、诊断设备或血氧仪，都需要符合 IEC 60601-1 第 4 版。

能源效率是任何电源的重要方面。欧洲生态设计 2019/1782 和美国能源部 VI 级标准规定了最低平均有源效率要求；在 25%、50%、75% 和 100% 负载下测得的效率平均值。生态设计还需要记录 10% 满载时的效率。能效标准的时间线演变见图 4。这些也对空载或最终产品处于待机状态时的能耗有特定限制。

点击查看全尺寸图片

图 4：能效标准时间表（来源 CUI）

能源效率最近受益于半导体工艺技术的进步，事实证明，碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 非常适合功率转换应用。

批准的最后一个方面包括电源对外部电磁干扰影响的敏感度，以及电源本身是否产生高于可接受水平的 EMI。适用 FCC Part 15 Class B、CISPR 32 和 IEC 61204-3 标准。

外部电源适配器的选择不一定是错误的任务。对电源要求的彻底审查和对数据表功能的认真比较可以显着简化项目。