如何选择外部电源的类型

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？如果我的产品运往世界其他地区，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？这些只是工程师在将精力集中在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，最终产品会不必要地大于其所需的尺寸。对于许多消费者来说，产品占据的空间是一个至关重要的考虑因素，尤其是当它可能位于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单元（图 1），都可能是一个谨慎的选择，因为它可以使最终产品尽可能小。

 

 

墙壁插头装置往往适合需要从几瓦到大约 50 瓦直流电源的产品。除此之外的任何东西都需要一个桌面单元。

 

 

为方便起见，许多设计人员选择使用标准 5 VDC 电源为他们的产品供电，因此选择具有标准 USB-A 插座的壁式插头单元对于电流高达 2 安培的产品来说是一个简单的选择。同样，将您的产品设计为在 12 VDC、15 VDC 或 24 VDC 等流行的标称电压下工作也便于选择，因为大多数制造商都为这些电压提供标准单位。另外，您打算在您的产品中使用哪种类型的电源输入插座？它是标准的还是电源制造商额外付费提供的？不要忘记检查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单元， 

将您的要求与数据表规格进行比较

请务必仔细研究潜在电源的数据表，因为某些因素可能不像输出电压和电流额定值那么明显。

许多墙上插头电源提供相对于地浮动的直流输出。这些电源被称为 II 类，不提供保护接地连接，您需要 I 类电源，这些电源往往是桌面设备。

数据表上要检查的其他规格包括线路调节、纹波和噪声、保护功能和认证。

调节给出了一个衡量电源可以将其输出电压与规定的标称输出保持多近的衡量标准。适当的调节可能为 +/- 10 %，但如果您的应用对电压输入变化很敏感，则需要进一步考虑此功能。对于标称 12 VDC 输出，+/- 10 % 的调节意味着输出电压的范围可以从 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出现过多的噪声。使用额外的过滤组件可能会有所帮助，但请记住，这些组件会增加您的材料成本并占用宝贵的 PCB 空间。

在查看电气规格时，请检查电源的标准保护功能类型。输出过压、输出过流和过温保护是常用的保护措施，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，那么欠压锁定要求也很重要。

安全和能效标准

电源认证包括安全性、能源效率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等安全系数。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 电源适配器的隔离测试要求（来源 CUI）

IEC-62368 将于 2020 年 12 月成为法律，此前已由两个标准 IEC-60950（IT 系统）和 IEC-60065（AV 设备）确定。该安全标准还规定了与电源内电压应力相关的最小距离，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。任何用于为可能与患者接触的医疗设备（例如血压监测仪、诊断设备或血氧计）供电的电源都需要符合 IEC 60601-1 第 4 版。

能源效率是任何电源的一个重要方面。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主动效率要求；在 25%、50%、75% 和 100% 负载下测得的效率平均值。生态设计进一步要求记录满载 10% 时的效率。有关能效标准的时间线演变，请参见图 4。当无负载或最终产品处于待机状态时，这些对能耗也有特定限制。

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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，碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 被证明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程度，以及电源本身是否产生高于可接受水平的 EMI。适用 FCC 第 15 部分 B 类、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。对电源要求的全面审查和对数据表特性的认真比较可以显着简化项目。

审核编辑 黄昊宇