选择内置电源

一个非常普遍的需求是为最终产品选择几瓦到几百瓦范围内的内部 AC-DC 电源。在低端，替代方案可能是外部电源或“适配器”，但在 100W 以上时，通常选择内置产品作为购买模块，可能是安装在机箱上或 PCB 上。勇敢者甚至可能会考虑内部设计，尤其是在所需性能不符合标准的情况下。

为什么是内部？

让我们首先回顾一下为什么可能会选择内部电源。对于商业产品，消费者不喜欢笨重的直插式“适配器”，但在低功率下，“壁疣”并不是强加的，随着技术的进步，更多的功率被从更小的包装中挤出，以至于适配器几乎不比墙上插头本身大。使用外部电源也让产品设计者感到满意——危险电压被保持在外部，使最终产品的安全认证变得更加容易。

缺点是从适配器到产品的电缆长度会降低电压，可能需要在产品中使用额外的稳压器，并且通常没有机会对电源进行“智能”控制，例如关闭到“睡眠”模式或动态调整的输出电压。另一个问题是，整体 EMI 标准合规性仍然是最终产品制造商的责任，因此必须将具有生产可变性和不确定电缆走线的适配器纳入 EMC 测试，并且可能会产生不一致的结果。出于这个原因，将直插式适配器内部安装到最终产品中以提高安全性和 EMI 合规性的做法并不为人所知。

在更高功率下，或者当控制和功能很重要时，首选内部或“设备”电源。应在产品开发过程中尽早做出决定，因为系统电源工程师经常抱怨（通常是合理的）抱怨他们必须采购适合“任何剩余空间”的内置电源。这可能会导致成本和性能方面的妥协，最坏的情况是需要定制解决方案，并带来相关的延迟和风险。

安全、EMC 和环境合规性是最重要的

内置电源必须提供所需的电压和电流，但还有许多其他考虑因素。也许最重要的是安全、EMC 和环境合规性——产品最终用途是此处的指南；不同的标准适用于一系列应用：例如工业、家庭、测试和测量、医疗和楼宇自动化。如果产品用于铁路或军事等专业领域，标准又有所不同。即使在应用领域内，也存在差异——例如医疗中的患者或操作员环境。

一种趋势是新的安全标准是“基于危害的”，这迫使制造商额外考虑他们的产品如何被滥用；选择内部电源至少可以确保不会更换不合适的适配器。选择正确的认证极其重要且复杂，但如果没有经验丰富的内部合规工程师，信誉良好的电源供应商通常可以提供帮助。

机械可能是下一个考虑因素，不仅仅是形状和尺寸，还有连接器和冷却装置。 “开放式”电源很受欢迎且成本低，通常带有可选的盖子，如果技术人员可以在产品通电时从内部接触到产品，则必须使用盖子。另一种选择是 DIN 导轨格式，这在接线面板中很常见（图 1）。

图 1：典型的内部 AC-DC 电源选项。 （来源 CUI）

内部电源产品通常具有用于交流输入和输出的螺钉端子或插入式连接器，通常为“Molex™”样式。在这种情况下，电缆、端子、保险丝、开关和任何机箱连接器都必须经过适当的额定和认证以适用于应用。电源外部但产品内部的交流输入电缆很可能会接收到干扰，因此 EMI 测试可能表明在靠近电源入口处需要进一步安装在机箱上的认证滤波器。

接地需要特别注意；如果电源模块连接器在产品内部被拔出，则在入口处仍必须有到设备底盘的单独接地，以防火线松动。通常，所有接地连接都不得“可插拔”，除非拔出连接器会同时从产品上完全移除带电连接。如果不是这种情况，地面必须通过“永久”固定，只能用工具松开，包括锁紧垫圈或其他抗振技术。当然，必须根据所应用的安全标准遵守接线的颜色编码和规格，并在必要时使用电缆应变消除装置。

内部电源的入口熔断器应仔细选择尺寸

带有到机箱连接器的有线 AC 连接的内部电源必须在入口处包括合适的单或双保险丝（视情况而定）。请记住，最终产品交流保险丝正在保护上游电缆和连接，而不是内部电源，防止短路和过载。当然，它必须通过正常运行电流并有一定的浪涌余量，但它也应该达到额定值，以便在机箱连接器和电源之间对地短路后保险丝断开之前，连接到最终产品的外部交流电缆不会过载供应。即使外部电缆的额定电流非常高，熔断器的分断值也应低于任何上游熔断器或断路器，以避免导致多个电路断开的故障，即正确的熔断器“协调”——一个关键问题在专业环境中（图 2）。

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图 2：系统中的熔断器值应该“协调”：值熔断器 1> 熔断器 2> 熔断器 3。（来源 CUI）

综合考虑，所讨论的 AC 连接考虑因素会影响内部电源的选择，如果成本最低的开放式框架类型仅具有边际 EMC 合规性且需要额外的过滤，则它不一定会产生最便宜的整体系统成本。

冷却方式决定了电源类型

冷却注意事项很重要；内部电源可以是风扇、自然对流或基板冷却，具体取决于最终产品及其应用。在某些环境中，例如医疗、出于噪音原因或在更换困难的应用中可能会排除风扇，但风扇冷却电源通常比其他类型小。如果选择风扇冷却供应，则必须仔细确定进气和排气路径以避免空气“死角”，尤其是在有其他系统风扇运行时。 CUI 等制造商在其产品的数据表中提供了推荐的气流方向和风扇尺寸；在将电源设计到系统中时应考虑这些（图 3）。

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图 3：应考虑风扇尺寸、方向和距离的建议，以避免空气“死角”。 （来源 CUI）

对流冷却电源对方向很敏感，在放置时应考虑到其他发热组件，以避免相互过热。制造商无法预测最终产品的安排，因此将根据“工作”环境温度对电源进行评级。这是最终产品外壳内的“局部”环境，它可能比外部温度高得多，并且只有在定义的负载条件下通过完整系统中的模拟和/或测量才能准确获知。

基板冷却电源也可用于密封外壳，并消除热流路径的不确定性。但是，确实需要提供平坦的“冷墙”，并为电源提供多个固定装置。另一种可能是在与硅胶传热片的界面处使用导热膏。

在确定电源及其冷却要求的大小时，有必要检查所需的连续功率和峰值功率。有时，如果浪涌功率额定值较高且负载是间歇性的，则可以使用更小、成本更低的电源。

专家可以指导您的选择

有多种可用的内部电源可供选择，哪种最佳取决于许多考虑因素。为将成本和风险降至最低，应尽早确定电源类型，同时适当考虑标准合规性、应用、冷却环境以及与最终产品布线和机械装置集成的难易程度。

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