什么是 SMPS？開關電源 (SMPS) 在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著關鍵作用，可確保為各種應用提供高效可靠的電源轉換。從為工業(yè)自動化系統(tǒng)和重型機械供電到為機器人和精密設備提供支持，SMPS 已成為工業(yè)運營中的一部分。它們能夠提供穩(wěn)定的電力并保持高效率，這使它們成為工業(yè)能源管理的基石。

我是否需要開關電源？

從線性電源到開關電源的轉變

歷，電源轉換依賴于線性電源。這些系統(tǒng)依賴于大型、笨重的變壓器和模擬調節(jié)電路。雖然有效，但它們體積龐大且效率低下，轉換效率通常低于 65%，導致產(chǎn)生大量熱量和能量損失。

相比之下，開關電源則是一種輕便緊湊的替代方案。這些設備的效率通常超過 85%，使其成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的。此外，它們的設計靈活性使工程師能夠定制解決方案以有效滿足特定的電源要求。

構建還是購買 SMPS？

在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，工程團隊經(jīng)常面臨設計定制電源或選擇現(xiàn)成解決方案的決策。雖然從頭開始設計似乎很有吸引力，但電源設計是一項專業(yè)技能。開關模式架構比線性架構復雜得多，需要具備碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等半導體技術方面的專業(yè)知識。這些創(chuàng)新提高了效率并縮小了設備尺寸，但也增加了復雜性。

除非特定工程約束要求定制解決方案，否則選擇預先設計的電源通常是更明智、更高效的選擇。NVVV 提供的現(xiàn)成解決方案可靠、經(jīng)濟高效且隨時可用。

了解開關模式原理

SMPS 的原理適用于 AC-DC 和 DC-DC 電源轉換。對于 AC-DC 電源，該過程從整流主交流電壓（無論是單相 230V 還是三相 400V）開始，然后進入 DC-DC 轉換階段。在 DC-DC 階段，功率半導體電路產(chǎn)生高頻交流電壓，該電壓施加到變壓器。這會產(chǎn)生由變壓器繞組比決定的次級電壓，根據(jù)需要將電壓升高或降低。整流輸出通過反饋進行調節(jié)，以保持一致的電壓水平。

SMPS 中的關鍵功能模塊

要確定您是否需要SMPS，必須了解其功能組件以及它們對工業(yè)和商業(yè)運營的貢獻。以下是 SMPS 的關鍵組成部分及其重要性：

輸入過濾

保護敏感的工業(yè)設備免受電壓尖峰、浪涌和電磁干擾 (EMI)。

對于依賴精密機械的行業(yè)，這可以確保即使在主電源波動的環(huán)境中也能保持穩(wěn)定的性能。

整改和平滑

將濾波后的交流輸入轉換為脈動直流，然后將其平滑為穩(wěn)定的電壓。

對于需要穩(wěn)定輸入以避免運行期間中斷的重型工業(yè)工具來說，此階段至關重要。

功率因數(shù)校正 (PFC)

通過使電流波形與電壓波形一致，減少諧波失真，提高能源效率。

在必須遵守能源法規(guī)和高效使用電力的工業(yè)應用中尤其重要。

開關電路

該電路是 SMPS 的核心，負責處理高頻開關以調節(jié)輸出電壓和電流。

在工業(yè)環(huán)境中，此階段使 SMPS 能夠動態(tài)適應負載變化，確保在不同操作條件下保持一致的性能。

輸出調節(jié)

確保嚴格的電壓和電流控制，這對于工業(yè)自動化系統(tǒng)、機器人控制器和其他需要穩(wěn)定電力的精密工具至關重要。

現(xiàn)代 SMPS 包括光隔離器等反饋機制，用于分離輸入和輸出電路，以增強安全性。

熱管理

的 SMPS 設計采用了傳導冷卻等散熱技術，在許多情況下無需使用風扇。

對于超過 150 瓦的大功率工業(yè)應用，高效的熱管理可確保長期可靠性并減少停機時間。

這些功能塊的模塊化使開關電源 能夠滿足工業(yè)環(huán)境的苛刻要求。無論是管理電機、傳送系統(tǒng)還是機器人，SMPS 都可以定制，以最少的浪費和的效率提供必要的電力。

選擇 SMPS 時要考慮的因素

選擇正確的AC-DC SMPS時，必須考慮幾個關鍵因素：

電壓調節(jié)：確保輸出電壓在不同負載下穩(wěn)定在可接受的范圍內（例如±3％）。

峰值負載能力：檢查短期過載特性，可以適應電機等設備中的高初始電流。

合規(guī)標準：確認遵守安全和能效法規(guī)，例如美國 DoE VI 級或歐洲 EcoDesign 2019/1782。還應滿足 CISPR32 和 FCC20870 等 EMI 標準。

特定應用要求：評估與您的產(chǎn)品相關的標準，無論是工業(yè)機器人（IEC 61508）、醫(yī)療設備（IEC 60601-1）還是家用電器（IEC 60335-1）。

結論

對于電源穩(wěn)定性、效率和可擴展性至關重要的工業(yè)環(huán)境，開關電源是一種可靠的解決方案。這些設備專為處理高需求應用而設計，可確保機器人、重型機械和自動化系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。通過了解其核心組件和功能，企業(yè)可以做出明智的決定，確定 SMPS 是否是其運營的正確選擇。

NVVV 的 SMPS 解決方案專為工業(yè)應用而設計，具有高可靠性并符合國際標準。如果您正在開發(fā)或升級設備，請咨詢NVVV的電源專家，以確保您的 SMPS 符合您的特定要求。