項目名稱： 戶外高效可調電源

申報單位： 杭州重芯力科技有限公司

綜合介紹或申報理由：

產品由開關電源、微處理器、功率變換器、驅動電路及模數轉換器構成，負載均衡控制電路設計。通過多塊恒流電源輸出并聯方法，實現在線恒流電源模塊熱插拔，提高負載驅動能力。產品具有輸出電壓可調、驅動特性好和防水等級高等特點。產品的IP68高防護等級使產品可以應用在戶外水下等眾多惡劣條件下。

主要技術參數：

防塵、防水等級：IP68（水下20m）；

耐低溫-40℃，耐高溫55℃；

能效系數≥93%；

輸入電壓：DC24~36V；

輸出電流：350mA；

電流精度：±5%；

線型調整率：±0.5%；

負載調整率：±2%；

工作溫度：-40～+70℃；

工作濕度：5～100%RH；

平均無故障時間：159000小時；

與國內外同類產品或同類技術的比較情況：

項目產品通過外部密封體全包裹一體化結構、澆鑄工藝設計，實現產品達到IP68防塵、防水等級；通過電子線路設計和微電腦數字控制，實現產品高效率、高功率因數等性能。產品具有適用環境范圍廣、使用壽命長、高效率、高功率因數等特點。在功率因數采用有源功率因素矯正，平均電流CCM控制方式上具有創新，技術處國內領先水平。

目前，開關電源市場廣闊，處于發展階段，國內外較多廠商在生產此產品，但是防塵、防水標準達到IP68水平的、高效率無風扇的較少。

本產品符合IP68防護等級高效率開關電源與國外同類產品比較，其技術性能的先進性主要體現在：

1.外觀：本公司產品采用全灌封，美觀可靠，同類產品采用灌封加外殼；

2.防護等級：本公司產品達到IP68，可長時間浸入水中，同類產品為IP65，只能承受低壓噴射；

3.外部材料：本公司產品采用PVC外殼，漏電流低，同類產品采用金屬外殼，較易漏電；

4.控制方法：本公司產品采用程序數字控制，靈活方便，同類產品采用固定芯片控制，控制方法單一；

5.環境溫度：本公司產品在-40℃至55℃能正常工作，耐低溫，同類產品的工作溫度一般在-10℃至55℃，不利極低溫環境的使用。

經濟評價分析：

本產品防護等級達到IP68，用在戶外水下等眾多惡劣條件下不需要其他額外的防護設備，從而減少了使用安裝成本。本產品的一體化澆注工藝安裝完成后不需要維護，減少了維護成本。

技術及工藝創新要點：

（1）、電子線路和程序設計

1)、效率設計
開關電源的主要趨勢為小型化和高功率密度化，而限制此趨勢的主要原因是電源的效率。小型化和高功率密度化需要提高開關管的工作頻率，從而帶來了開關管的交叉損耗，因此降低提高電源的工作頻率并且減小開關管的交叉損耗不管從能源角度還是從小型化和電源內部器件的溫升上都非常有意義。影響開關電源的效率，主要從以下幾個方面著手：

a.開關管的導通損耗。開關管的導通損耗主要與與開關管的結構和驅動的大小有關。

b.開關管交叉損耗。這也是限制開關電源高頻化，高密度化的重要因素，傳統拓撲的開關管在導通和關斷時，轉變過程中，電壓與電流有交叉過程，交叉過程中的電壓電流很大。開關管消耗的能量隨著頻率變大而變大，且隨著交叉過程中的電流和電壓的幅值變化而變大。這部分損耗帶來了開關管的發熱，即使在負載很低的時候，這部分損耗也依然存在。如下圖：

（開通時，隨著G極電容被充到開啟閥值，D,S極電容開始放電，D,S極間的電壓開始下降，此時D,S極間的高阻態打破，開始導通電流，此電流隨著G極電壓的上升而上升。如上圖紅色方框所示，DS極的電壓電流有交叉，所以這里存在損耗。
關斷時，G極放電，放到閥值時導通電阻開始增大，D,S極間的電壓開始慢慢上升，此時通過管子的電流還沒下降到零，電壓電流之間存在交叉，存在損耗。）

c.輸出濾波電感的損耗，包括濾波電感的銅損和磁芯損耗

d.其他輔助線路損耗和器件損耗。
針對以上開關電源的主要損耗，我司電源除在原材料選擇上優化外，主要優化線路拓撲和結構，利用軟開關技術，使主控開關管工作在軟開關狀態，降低開關管的交叉損耗。

下MOSFET開通時，利用電路中濾波電感續流，在MOSFET開通前，先讓MOSFET的體二極管導通，因為輸出電流較大，此時間不能持續太長，越長效率越低，在體二極管導通期間，數控芯片馬上監測到這樣狀態，給下MOSFET驅動電壓，讓下MOSFET導通，這樣就實現了下MOSFET零電壓開通的軟開關；上MOSFET開通前，利用諧振網絡使導通前的電流減小到零，實現上MOSFET的零電流開通和下MOSFET的零電流關斷，開通期間電壓電流不出現交叉，消除開通期間的交叉損耗。

降低二極管導通的損耗，特別是較大輸出功率時，二極管上消耗的功率會很大。為了降低整流線路二極管的導通損耗，本產品采用低內阻的MOSFET來替代肖特基二極管，選擇合適的內阻的MOSFET，讓大電流流過MOSFET時產生較小的導通壓降，在整流線路產生的導通損耗會下降到一個較低的程度。利用同步控制線路控制MOSFET工作在同步整流狀態，又會減少MOSFET的開關損耗。

(2)、開關電源一體化結構設計

常規的電源是采用將外殼成型后，將焊有電子元器件的電路板固定到外殼上，然后在電路板上覆蓋硅膠進行密封形成保護。但此種結構產品由于電源外殼與硅膠的熱漲冷縮系數不同，容易造成燈殼與膠產生脫離，并且長期在高潮濕度或水里浸泡使用時會產生膠體溶脹導致出現滲水，不能達到完全長期防水而導致燈具失效和損壞。

本產品高效、高功率因數防水靜音開關電源采用外密封體全包裹一體化結構，將帶有電子元器件的線路板通過澆鑄工藝固定在外部密封體內，外部密封體為一種材料。密封體有進線和出線，他們一部分密封在外部密封體內，一部分露出外部密封體，其材料都和密封體為同種材料。

(3)、開關電源澆鑄成型工藝

本項目采用的澆鑄成型工藝，將焊接好的電子元器件的線路板固定在密封體內，采用PLC控制的全自動高速填充、持續真空保壓、恒溫成型、對流式水冷卻、全自動循環風脫模的工藝流程。
填充階段采用高速填充模式，加大液態材料整體流動性，快速填充整個模腔，以提高產品的成型效率。

保壓階段通過對型腔內產品持續施加壓力，壓實熔體，增加封裝材料的密度(增密)，以補償封裝材料的收縮行為，使產品外觀達到要求。

恒溫成型需要保證整個型腔的溫度恒定，熔體受熱均勻，使產品外觀達到要求。

冷卻階段采用對流式水冷卻，使冷卻水管靠近模腔，并采用大管徑冷卻管，以保證冷卻效果均勻而迅速，以防止產品因殘余應力導致的松弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變形。

脫模階段采用全自動循環風脫模的方式。使產品脫模時受力均勻，以保證產品質量，防止引起產品變形等缺陷。

(4)、耐高低溫設計
采用自主研發的灌封材料添加特殊的導熱劑，提高材料的導熱性能能，又得益于高效率設計使電源本身產生熱量較少，可滿足高溫55度環境；灌封材料添硫化劑、軟化劑、催化劑等多種助劑混合物，提高材料的導韌性，使電源本體不會因為低溫變硬變脆，導致本體開裂；內部使用精度電容，控制電路由數字芯片優化，可防止電源由于低溫電容容值變低導致工作不正常的問題。

實際運用案例和用戶評價意見：

如圖：

獲獎、專利情況：

實用新型專利證書

申報單位介紹：

杭州重芯力科技有限公司，位于杭州市余杭區是一家專業研發、生產與銷售電源產品的工廠，公司主要經營電子配件組裝；驅動電源、控制系統、電腦配件、電子產品的研發；驅動電源、電腦配件、電子產品。

產品圖片：