【產品】電源基本介紹&選擇常見Q&A
 

 

甚麼是電源供應器?

 

電源供應單元(Power supply unit,常以電源供應器稱之,簡稱PSU或電源),有效率地將標準AC交流電轉成低壓穩定的DC直流電,應用範圍非常廣泛,工業電機控制器、資訊類設備、消費性電子產品等。

   

一般輸入電壓為100V至240V之間自動適應,輸入交流電頻率50Hz或60Hz,而系統中各組件都需要穩定連續的直流電壓,以確保系統各組件的正常運作。

 


 

 

選擇 POWER SUPPLY 要注意什麼?

 

 。 建議選擇多30%額定輸出功率的機種,可使Power Supply的壽命增長。

例如:若系統需要一個60W的電源,則建議挑選大於75W額定輸出功率的機種,以此類推,不長期在Power極限參數狀態下操作,可有效提升Power Supply的壽命。

 

 。 選擇時需考慮Power Supply的工作環境溫度、有無額外輔助的散熱設備,若電源會在過高的環溫下操作,需減額輸出。環溫對輸出功率的減額曲線請參照產品規格書。

 

 。 依據系統需求,選擇產品功能:

保護功能:過電壓保護 (OVP) 、過溫度保護 (OTP) 、過負載保護 (OLP) 等。

應用功能:USB Charger、專利可旋轉PIN、醫療機種等。

特殊功能:功因矯正 (PFC) 、-20℃~+60℃溫度範圍兼容。

 

 。 選擇所需符合的安規及電磁相容 (EMC) 認證

 

優源產品多為「開關模式電源」(SMPS),利用電晶體在全開模式(飽和區)及全閉模式(截止區)之間切換,具備低耗散的特點,轉換時間很短,可以最小化不必要的能量,節省能源、降低廢熱,不需要體積、重量非常大的散熱器。

 

開關電源具備「待機功能」,使系統能通過作業系統來帶電安全關閉;當系統關閉後,電源供應器仍然可提供電壓,配合主機板,就可實現開關按鍵觸發啟動、區域網路喚醒啟動,最貼近生活的實例就是電腦可透過鍵盤、滑鼠啟動。

 

因此,開關電源相較於早期的線性電源,具備更小巧、輕便、高效、成本低的特性,也帶來更多功能上的進步,以及生活上的便利。

 

 

。補充

-   開關模式電源:

市電直接進行整流和濾波以後,經高頻開關器件(像是功率級BJT功率級MOSFET)與鐵氧體芯高頻降壓變壓器組成的隔離型DC-DC轉換裝置降低為數種直流電壓,再經穩壓、濾波裝置輸出供系統使用的電能。

 

-   線性模式電源:

早期的電源供應器,使用沉重的降壓變壓器配合整流器、濾波元件和穩壓器組成。

 


 

 

Adapter類型

 

 。  關於插頭(AC PIN)

優源擁有向世界各國提供電源供應器的經驗,具備符合世界標準的AC PIN插頭,可根據產品目的地國家/地區選擇,如下類型:

 

Category A-

兩腳扁型

Category J-

兩腳扁型

Category E-

雙腳圓型

Category C-

八字扁腳型

Category I-

三腳扁型

日本、美國、

加拿大、

墨西哥、

巴西、台灣、

中國的一部分

(中部/北部地區)、

泰國的一部分

中國標準認證型

歐洲國家、韓國、

越南、柬埔寨、

印度尼西亞、

印度、埃及

大洋洲地區如

澳大利亞、

紐西蘭等,

中國中部地區、

阿根廷、菲律賓

英國、香港、

新加坡、中國、

馬來西亞

         

 

 

 。  關於機身

電源的主裝置可依照使用情境做選擇,形狀有分L型、…等,參考如下:

 

L型 直插式 圓形

AC PIN折疊式

(好收納)

AC PIN 轉換

(優源獨家專利/

註1)

桌上型

(註2)

           

 

註1.

特殊機構設計,插頭可拆下,更換不同國家規費的AC PIN,且具備方向性,轉換4個方向,補足插牆時可能遇到的轉角問題和插座位置互相干擾的狀況,適用範圍如:多國應用充電器材等。

 

註2.

桌上型有三種主要類型的交流輸入插座,可分為豬鼻型IEC60320-C6,八字型IEC60320-C8,三腳型IEC60320-C14。

 

豬鼻型IEC60320-C6

(UNB360)

八字型IEC60320-C8

(UNI360)

三腳型IEC60320-C14

(UNC360)

   

 

 


 

 

安全特性

 

為保證電源供應器及其供電的裝置的正常穩定工作,不少電源供應器具備過電壓保護(OVP)、過電流保護(OCP)、過溫度保護(OTP)等功能,這些保護功能被列為行業標準(如安規要求:62368、60950、60065等)。

 

。  過電流/負載保護:

電源輸出電流超出額定電流時,過載保護電路動作,使電源限制功率輸出或暫時關斷電源。關於過載關斷電源的電源重啟方式則有:1.自動回復,即auto-recovery, 此種保護方式不須手動重開電源、2.閘鎖關斷,即latched off,此種保護方式須手動重開電源。

 

而功率較大的電源供應器,則會要求功率因數修正(PFC)技術、控制電源供應器發熱的80 PLUS規範認證等。

 

。  何謂PFC?

功率因數矯正(Power Factor Correction),主要為改善電源供應器AC輸入端有效功率與視在功率的比值,使視在功率接近有效功率,同時抑制諧波電流,分為兩種模式。

 

一般不含PFC線路的機型,其輸入端的功率因數只有0.4~0.6,「被動(無源)功率因數修正規」採用電感電容補償電路或是填谷式電路實現,功率因數通常能達到0.7至0.9;而「主動(有源)功率因數修正」更為複雜但可獲得最高達0.99的高功率因數。

 

所謂的功率因數power factor為介於0~1之間的數字,電力公司提供的電能乘上功率因數即為提供給用戶端的電能。舉例,當功率因數為0.5時,用戶端使用1000W的電能,電力公司則須提供2000W的電能,其中的無功功率為1000W會在電能傳輸過程中損失,依照現行台灣電力公司的規定,並未針對民生用電規範其功率因數,所以使用功率因數低的電器用品,並不會對電費計價產生差異,但是基於愛地球及環保的態度而言,功率因數低的產品,使得發電廠需要提供更多的電能才能使用戶端滿足電力使用,實是得不償失之舉。

 


 

 

認證

 

安規認證標誌,會因為銷售地區不同而對應不同的認證,如下(取地區代表):

 

美國:UL(UL 60950-1)、TÜV

加拿大:CSA

日本:PSE

韓國:KC

澳洲:RCM

墨西哥:NOM

歐洲:CE

中國:CCC

俄羅斯:EAC

台灣:BSMI

 

而一般的電磁干擾認證標誌有FCCCE標誌以及C-Click,RoHS環保標誌、80 PLUS轉換效率標準認證等認證標誌,因應不同的情況,須符合不同的安規。

 

。   為甚麼會有電磁干擾?

一般電磁干擾產生於「開關模式電源」,此種類型電源操作時頻率較高,會對電網及周圍設備造成干擾,故設計時須妥善的處理。

 


 

 

常見問題

 

。  什麼是湧浪電流(Inrush Current)?

當設備送電開啟的瞬間,電源供應器產生相較於穩定時大出許多的電流,此情形稱為「湧浪電流(Inrush Current)」,屬正常現象,在每次電源輸入端送電的瞬間出現,並不會造成Power的損壞。

 

為延長電源的壽命,不建議持續對電源供應器進行開關的動作;也常有電源加入湧浪電流抑制路線的設計,以保護設備不受到瞬間能量的影響。

 

 

。   何謂漣波(Ripple&雜訊(Noise)?

電源在輸出直流電壓上所含有的交流成分稱之為漣波,

而漣波上的干擾信號稱為雜訊,兩者差異波形如下:

 

(取自日本JEITA標準的定義)

 

兩者皆是表示電源供應器性能的項目之一,在我們的規範中描述如下:

 

項目

規範

最小

代表值

最大

輸出電壓

 

 

24V

 

輸出電壓範圍

Typical輸出電壓

22.8V

 

25.2V

負載電流

 

 

 

1A

波紋

輸入電壓(typ)

滿載電流25°C

 

 

150mV

雜訊

輸入電壓(typ)

滿載電流25°C

 

 

150mV

出力時間

輸入電壓(typ)

滿載50Hz

10ms

 

 

起動待機時間

 

 

 

2s

 

 (摘自Uni Five產品規格)

 

「漣波」是市電中50/60 Hz頻率所產生的分量變化,而「雜訊」是透過電源供應器產生的高頻率(kHz)分量變化。

 

漣波和雜訊都表示輸出電壓中包含的精細波動,數值越小越好,但原則上難以完全去除,

這會影響內部零件的數量和尺寸,使得電源本體更大、更重,相對提高了成本。

 

因此,有必要確定所用設備的最佳性能,進而選擇搭配的電源供應器。  

 


 

 

。   什麼是MTBF?和Life Cycle有何不同?

MTBF和Life Cycle均是產品信賴性的重要指標。

 

MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障間隔,指產品在操作使用或測試期間的平均連續無故障時間,其可靠度降至36.8%的平均時間。目前較常使用的預估方法為零件計數法(Part count)及應力分析法(Stress Analysis),相關標準為包括MIL-HDBK-217F、Telcordia SR332、Siemens Norm、Fides或UTE C 80-810(RDF2000)等。

 

而Life Cycle則是單指該產品的電解電容在工作環溫條件下之溫升,計算其電解電容壽命的參考值。

 

 


 

 

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