平板开关电源使用案例

华东一出口表企业以往一直使用线性电源，近几年海外客户对智能表的体积要求越来越小，传统变压器体积和普通开关电源体积较大，在智能表的设计中使用越来越困难，并且许多欧美国家已强制要求主要电能仪表使用高性能开关电源，使得此企业智能表的出口量逐年下滑，自从去年开始使用思立科的平板开关电源(PSH系列)，达到了美国"能源之星"和欧洲"蓝天使"的高能效标准，在表计研发制造技术上达到了世界级水平，一年内销量已增长了3倍多。

广东某表计生产企业，2011年初开始改用平板开关(PSH系列)，在竞标过程中，取得了技术上的领先优势，高效节能，布板成本降低，中标率提升3倍以上。

平板开关电源(PSH系列)目前主要应用如下:

1、全球通用的超宽输入范围DC56V~DC650V连续工作。

最低工作电压DC56V保证在低压环境下同样准确计量。

高达DC650V的工作电压任意两线都能确保设备正常工作。

适用于不同电压等级的电能表，节省管理和采购成本。

2、开放式设计，体积超小，重量超轻。

超薄设计的电源，仅厚8mm，可以为小型的设备提供更大空间，减轻布板压力。

3、具有使能控制端子，可联合使用。

4、全部4000Vac隔离，电磁兼容满足4级。具有很强的抗干扰能力。

5、长寿命、高可靠、安全性更高，满足严酷环境要求。

元器件选择工业级器件，并且无与寿命相关的元件及零部件。

工作温度范围达到-45℃ ~ 85℃，依然能够正常工作。

6、无Y电容设计。

平板开关电源(PSH系列)采用先进技术，采用无Y电容设计，实现低纹波噪声，把电路的安全隐患降到最低。

7、专为电力各类电能表、智能电表，抄表系统等高要求行业设计。

8、高效率与低能耗。

一般情况下，平板开关电源(PSH系列)应用在智能电表的效率为70%左右，功耗在0.3-0.4W/W，传统线性电源仅为效率为40%左右，功耗则高达0.8-1.3W/W。

以单表10年耗电为例[E(kWh)=P(W)*24(h)*365(d)*10(y)/1000]:

使用平板开关电源(PSH系列)的智能电能表(载波)单表功耗为0.5W，10年耗电量为43.8度;传统线性电源智能电表(载波)单表功耗为1.35W，10年耗电量为118.26度。每一只表10年节电量为:118.26-43.8=74.46度。所以，高效率更节能、更环保。

平板开关电源(PSH系列)是中国第一款采用平面开版设计(Planar Power Supply)高效HDC/DC超薄开关电源，专用于高质量的电力仪表、电能表、医疗、铁路和通讯行业等对安全性可靠性要求高的应用场合，特别是在电能表应用中只要任意二线有输入，不管是单相、三相三线还是三线四线电源均能正常工作，即使故障输入电压达420V (110% UL)的情况下仍然可以长期连续工作。具有输入过压保护、输出过压保护、过负荷保护、短路保护、温度保护、软启动、控制使能端子等功能。

此类电源设计用来满足长寿命、高可靠的严酷应用需求，采用自动化的生产线进行生产，严格进行元器件选型、筛选、生产、测试和检验，产品达到世界级水平。

自2011年获得中华人民共和国国家知识产权局颁发的实用新型专利证书正式推出以来，产品不仅在中国地区销售，而且远销欧洲、东南亚地区，在众多开关电源制造企业中占据了领先地位，成为众多生产国家电网、南方电网新标准的电表企业、方案公司、出口表企业、中小型电表企业不可分离的好伙伴。

平板开关电源(PSH系列)是南京思立科电子有限公司全力推出的世界上第一款平面开板设计的高效HDC/DC开关电源。在智能电表统一招标的大环境下，平板开关电源符合最新的国家电网和南方电网的标准，具有超宽输入范围DC56V~DC650V，开放式设计、超小体积，效率高达75%以上，全部4000Vac隔离，电磁兼容满足四级等特点。技术达到世界一流水平!

平板开关电源(PSH系列)模块的输入电压为56Vdc ~ 650Vdc，当用于交流回路时，采用全桥整流可满足交流输入电压范围 45Vac ~ 460Vac，该电压范围满足国内各种不同的电压等级(57V，100V， 110V， 220V和 380V)，并保证一定的余量。另外该电压范围几乎满足全球任何国家的电压标准，最终产品可以真正做到一次生产，全球通用。

平板开关电源(PSH系列)HDC/DC模块电源的输入电压低于 35Vdc时会自动关闭输出， 56Vdc时能稳定工作。由于其工作范围非常宽，正常情况下，电源总能很好地工作，如果输入电压上升，高于700 Vdc时模块会自动保护并关闭输出(输入电压下降后自动恢复工作)，但当电压继续上升高于1000Vdc时电源模块可能会烧毁，但不会损坏用户设备，如果输入电压继续升高将带来不可预料的后果。

使能端子EN的引入，使模块应用更加灵活，亦可以使模块以阵列方式联合工作(分时)。例如用于电能表电源时，可做到辅助电源或主电源优先级自动切换、通过软件设置辅助电源优先级，选择主电源优先还是外部辅助电源优先。当使能端子接入高电平(10Vdc - 30Vdc)时，模块处于关断状态，此时开关电源不工作，处于待机状态，不(很少)消耗能量。当使能端子接入低电平或悬空时，模块处于工作状态。此特性在多电源联合例如电能表主电源和辅助电源)工作中特别适用，能显著增加产品可靠性和适应性，如需模块连续输出，将使能端子悬空或对输入地短接(DC-)即可。

平板开关电源(PSH系列)模块电源具有内部过温关机保护功能，当模块电源PCB 板标记①处的温度达到 110℃时将立即关闭输出，当温度下降大约 5℃ 电源自动恢复工作。

纹波噪声按照推荐电路在输出加入相应的滤波回路后进行测量，通常建议输出1回路加装储能滤波电容和外部滤波器，输出2回路如果对纹波要求不高，直接用一个电容就可以，要求高的话也可以加装一个LC滤波器，具体见典型设计。

对动态范围要求较高的情况下，在输出回路增加退耦电容可以明显改善电压调整率，退耦电容要尽可能靠近负载并使用低ESR的陶瓷电容。同时电路板的材料，步线以及元器件的摆放位置都会影响相关电气参数(寄生电感，分布电容等)，从而可能对电源模块的稳定性和动态响应特性产生影响。因此，根据实际应用经验，推荐按照典型设计相关参数表来配置输出电容和其它滤波回路，注意最大容性负载不要超过参数配置表的值，输出滤波电容在配置时需要考虑容性负载的特点，输出电容和负载电容(容性部分)之和一定不超过最大容性负载。如果需要更大值请与思立科电子相关人员联系。

思立科PSH系列模块电源不能和其它类型的开关电源并联运行，也不推荐多个PSH系列模块电源直接并联运行，如有需要并联应该增加相应的并联控制电路，同时保证即使发生故障也不会造成故障扩大或引起额外的故障和损坏。

平板开关电源(PSH系列)设计工作温度为-40℃ ~ +85℃ ，其实际工作的环境温度取决于当前负载，PCB安装方式，空气流动等。建议通过实际测试来决定最高工作温度，方法是测量模块电源上温度最高的温度点，使PCB版标记①处温度小于110℃(同时保证标记②处温度不高于120℃，标记③和④处温度不高于 110℃)。

交流输入开关电源需要采用整流加电容滤波电路，在电源合闸瞬间会形成很大的瞬时冲击电流，此电流称为输入浪涌电流，这个浪涌电流可能达到电源静态工作电流10到100倍以上。如此大的冲击电流往往会导致电路保护动作造成开关合闸失败，输入熔断器、整流二极管等烧毁，甚至将合闸开关的触点烧坏。根据UL1950、IEC950安规要求，将浪涌电流一般设在25A左右, 因此在输入回路首先考虑加入浪涌电流限制电流或软启动电路来限制浪涌电流的幅度。

可以采用热敏电阻保护免受浪涌电流的影响，但是热敏电阻在热态下重新启动时，对浪涌电流起不到限制作用。对浪涌要求比较高的场合，建议在回路中直接串联一个适当的电阻(影响整体效率)，既可以把浪涌电流限制在可接受的范围内，又不影响变换器的正常工作。

为了满足EN55022，CISPR22、FCC class B和电力行业相关要求，在输入端需要加入EMC滤波电路，如果使用交流电，那么滤波回路要和安规、整流以及软启动回路一起设计，推荐电路见典型设计。

安规电容是指即使电容器失效，也不会导致电击，仍然满足安全标准不危及人身安全的电容器件。根据IEC 60384-14，电容器分为X 电容及Y电容，X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰，分类如下

无论是X电容还是Y电容都必须使用具有安规认证的电容器，如CCC认证，UL认证 或CE认证等。

在应用中输入Buck电容和输出储能电容一般选用铝电解电容，考虑到平板开关电源(PSH系列)可能应用在高压段时，通常输入电容器需要二个电解电容串联，此时要考虑使用平衡电阻器，使得各个电容上的电压在其额定的范围内。另外如果工作在电网污染严重地区，可考虑在输入端再增加一个Y电容。选择电容时要考虑寿命、ESR电阻和纹波电流的大小，特别是输出电容上的脉动电流通常很大，应选用低ESR的。电解电容不得和周边的发热元件直接接触，正下方不得有焊盘和过孔。

平板开关电源(PSH系列)模块启动回路要求最小损耗，这会对模块的启动时间产生影响，通常情况下输入电压越低启动时间越长。在交流电源应用中，整流电路和软启动电路也会对启动时间产生影响。典型特性中的启动时间曲线是按照推荐电路测得的启动时间。

在开关电源的输入电压撤销后，依然保持额定输出电压不变的时间。该时间和输入Buck电容的容量成正比，和负载功率成反比。如果对保持时间有严格要求，应该按照实际的应用情况来测试保持时间，如果保持时间不够可以通过增加输入Buck电容的容量来解决。

开关电源有最小占空比的问题，它的最小负载是有限制的，平板开关电源(PSH 系列)通常为满载的5%，如果负载变化范围比较大，建议增加一个假负载(按满载的5%取值)与负载并联。如果负载比较轻，电源工作不稳定应该使用假负载来稳定输出，当然这时候应该考虑使用更小功率的电源模块。

平板开关电源(PSH系列)模块输出回路必须加装储能滤波电容，这个电容通常是铝电解电容，推荐各模块储能电容如下表，具体选用时应该选择低ESR的电容，寿命根据具体的产品要求来定。

对纹波要求不是很严格的应用，配备储能电容后通常能够满足要求，但在对纹波噪声要求比较高的应用场合，可以增加一个简单的附加LC滤波器，LC滤波回路参数按下表配备。

在进行应用PCB板步线时应考虑PSH系列模块电源包含高压回路，并伴有高温，因此要保留电气安全距离和空间距离防止高压和高温对其它电路或器件影响。

输入Buck电容和输出储能电容要尽可能靠近模块电源的管脚，另外在模块电源下部尽量不要走线，如果要走必须注意不要对耐压产生影响。

平板开关电源(PSH系列)模块电源通过插针焊接在最终产品的PCB上时，如果使用波峰焊接机，插针允许最大温度为260 ℃ 10秒， 350 ℃ 3秒。对手工焊接要避免烙铁头长时间接触插针造成过热损坏排针。

推荐使用免清洗助焊剂以避免清洗HDC/DC模块，防止影响模块的长期稳定性和隔离耐压。

RoHS兼容

平板开关电源(PSH系列)设计为RoHS兼容产品。可为客户提供完全满足RoHS要求的产品。

平板开关电源(PSH系列)HDC/DC模块在设计、制造过程中，引入工业产品生产体系和质量标准，如ISO 9000， 6σ (sigma)等标准化流程。保证在电能表电源领域同类产品中处于领先地位。我们承诺提供高质量的产品，使其满足或高于客户的要求，为客户创造价值。

在高可靠产品设计中，为了获得优秀的电磁兼容特性，在模块电源的输入回路中应该加入防护电路，以提高产品的可靠性和稳定性。 PSH系列适应运行恶劣环境，考虑了在交流输入最严酷条件下保证可靠工作，在产品实际应用中请按本节典型设计内容进行电路设计和器件选型。

使能端子如果不用直接悬空或者接电源地即可。在使用使能端子过程中首先必须考虑隔离安全问题，不能直接使用内部电路来控制使能端子，这会破坏安全隔离电压，严重情况下会烧毁相关电路。因此推荐使用下图控制使能端子应用电路。

使用平板开关电源(PSH系列)模块组成的单相交流电源具有从45V至460V的超宽交流电压输入范围，无论是民用220V还是工业用380V、甚至仪表行业的110V或57V电压，都能可靠工作，无须进行电压切换和更换不同的接线端子。相关输入整流及防护电路如下图，该电路设计具有很高的电磁兼容性能，满足IEC/EN 61000标准或国标GB/T 17626，无需额外电路。

输出滤波回路各参数的选取参照输出滤波一节，也可查看相应的定货单。第二路纹波噪声要求高时，可在其输出回路增加LC滤波电路，否则用一个电容以节省成本。

使用PSH系列模块组成的三相交流电源具有从45V至460V的超宽交流电压输入范围，因此无论是民用220V还是工业用380V、甚至仪表行业的110V或57V电压，都能可靠工作，无须进行电压切换和更换不同的接线端子。相关输入整流及防护电路如下图，该电路设计具有很高的电磁兼容性能，满足IEC/EN 61000标准或国标GB/T 17626，无需额外电路。

输出滤波回路各参数的选取参照输出滤波一节，也可查看相应的定货单。第二路纹波噪声要求高时，可在输出回路增加LC滤波电路，否则只用一个电容可节省成本。

南京思立科电子有限公司(Nanjing CILIC Electronic Co., Ltd.) 是一家专业从事表计电源的研发、生产、销售和服务的高新技术企业，主要涉及自动化、软件、仪器仪表及太阳能产业等领域。作为智能设备和系统集成的供应商，秉承"以市场为基础、以技术为生命、以管理为灵魂"的企业理念，为客户提供专业真诚的服务。

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