選擇最佳 DIN 軌電源供應器

標準化 DIN 軌可讓電源供應器輕鬆安納入電氣外殼中。然而，設計人員切莫忽視效率和散熱問題，這兩者會影響應用的可靠性、使用壽命和營運成本。

不可靠的電源供應器可能會讓系統設計師及其客戶發怒。因為提前更換電源單元不僅耗時，而且成本高昂，加上許多應用系統完全無法接受停機。

在 DIN 電源供應器中，熱與其效率低下和故障的發生密切相關。熱會使得電源供應器中的電解電容乾掉；此電容用於儲存電力並平滑電壓和電流的波動。

電容是對溫度最敏感的元件，通常是電源供應器中第一個故障的元件。溫度上升 10°C 就會使其預期使用壽命減半，因此防止過熱是一項重要的設計考量。半導體和焊點也容易受到溫度升高影響。

透過高效率的設計、適當的熱管理、選擇高品質的組件，產品設計人員可以減輕熱造成的影響，進而延長使用壽命並提升系統可靠性。

最佳化高效率設計

DIN 軌電源供應器的效率以輸出功率對輸入功率的比率表示。例如，以 95% 效率運作的電源供應器僅有 5% 的輸入能量會以熱的形式損失，而以 85% 效率運作的電源供應器則會損失 15%。

高效率電源供應器藉由減少熱生成，降低冷卻需求，更能確保電解電容達到製造商指定的使用壽命，並提高電源供應器單元的整體可靠性。

採用最佳化熱管理實務，可將熱量發散到外部環境，以降低內部溫度。此外，可讓電源供應器的溫度敏感組件接觸最少熱，以提高整體耐用性和使用壽命。

電源供應器的設計越來越複雜，同時，尺寸也越來越小。內部空間有限，因此安裝冷卻管道非常重要，設計人員應將其視為不可或缺的組件。採用精細的冷卻概念通常可以不再需要使用內部散熱片，進一步減輕電源供應器的重量並可大幅降低生產成本。

電源單元製造實務

PULS 等製造商證實，透過高效率、最佳化的熱管理和精準的測量技術，可以設計出既可靠又環保的電源供應器。

測量電源供應器的效率很複雜。 系統開發人員應評估製造商所提供的資料，確保其經過標準化測試程序取得。如此可確保指標值得信賴，且在各產品和廠商之間可進行比較。 效率應在緊密模擬真實系統負載 (包括可變負載和溫度範圍) 的條件下進行測量。

組件放置的位置也很重要。將決定壽命的組件策略性放置在較冷的區域，有助於延長使用壽命。例如，將電解電容放置在冷氣流附近 (圖 1)。

圖 1：熱圖展示將電解電容放置在靠近冷卻氣流並遠離熱點所具備的優勢 (圖片來源：PULS)

PULS 提供全面的 DIN 電源供應器 。其 240 W CP10 系列產品效率高達 95.2%；480 W CP20 系列產品效率高達 95.6%。這兩個系列具備高效率和先進的熱設計，可最大程度減少內部熱，使其非常適合要求嚴格的工業應用。

該公司測試了納入外殼中的 DIMENSION CP10.241 電源供應器 (圖 2)，並加載至額定功率的 80%。依據測試結果，運作四小時後，外殼內的溫度上升約 19°C。效率低了 6.7% 的裝置，其控制櫃內的溫度則會升高到 35.3°C。溫度升高 16.3°C，電解電容的使用壽命會縮短一半以上。

圖 2：PULS DIMENSION CP10.241 (圖片來源：PULS)

產品設計人員也應該評估電源供應器在非滿載運作時的效率，因為在設計實用且符合經濟效益的應用時，部分負載效率的重要性越來越高。高滿載效率可達到小型設計，但較少電源供應器需滿載運作。PULS 對其 DIMENSION CP20.241 進行測試，展示不同負載如何影響效率 (圖 3）。

圖 3：PULS DIMENSION CP20.241 不同負載如何影響效率 (圖片來源：PULS)

產品設計人員還應確保選擇符合能源效率標準的電源供應器，如能源之星和 IEC 62368-1，以及有害物質限制 (RoHS) 和針對危險材料和電子廢物管理的廢棄電氣和電子設備 (WEEE) 指令。

結論

DIN 軌電源供應器的效率和散熱是產品設計人員考量的關鍵因素。高效率可降低營運成本、達到最低的環境的影響，並且提高系統可靠性。有效的散熱策略可確保組件壽命並防止系統故障。PULS DIMENSION 產品組合包括各種 DIN 軌電源供應器，可為幾乎所有應用提供合適的解決方案。