项目名称： IP68户外大功率防水开关电源

IP68 High Power Waterproof Switching Power Supply

申报单位： 杭州重芯力科技有限公司

综合介绍或申报理由：

IP68户外大功率防水开关电源优势有：

采用有源功率因素矫正电路，功率因素高达0.9，对电网的无功污染小；

采用双极型驱动软开关技术，使整机能效高达93%；

采用一体化浇铸成型工艺，电源的防护等级可达到IP68。

可广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、数码产品等。

主要技术参数：

1.防尘、防水等级：IP68；

2.功率因数：≥0.9；

3.能效系数：≥93%。

4.输入电压：100~240VAC

5.输出电压：5V、12V、24V、36V

6.额定电流：40A、22A、13.33A、8.88A

7.额定功率：200W、270W、300W、300W

8.工作温度：-40～+70℃

9.工作湿度：5～100%RH

与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

1.能效系数高：本公司产品≥93%，同类产品达到80%左右，效率提高13%；

2.功率因数高：本公司产品≥0.9；同类产品0.70左右，功率因数提高20%以上；

3.防护等级高：本公司产品达到IP68，可长时间浸入水中，同类产品为IP67，只能承受短时间低水位浸水。

经济评价分析：

本产品功率因素高，节省发电设备资源；能效高节约用电成本；防护等级高，可靠性强，节约安装材料和人工成本。

技术及工艺创新要点：

1. 技术创新要点：
   1）功率因素设计
   由于电路中的电感和电容的存在，电网输入电流会出现畸变，感性负载相位角超前，而容性负载相位角滞后，只有负载呈现纯阻性负载的时候，功率因素才能达到1。开关电源是一种非线性负载，其输入电流会有许多的高次谐波成份，无法靠加入电容器及电感器的方式补偿高频的谐波成份，因此其峰值因子很高，畸变功率因子很低，会对电网造成巨大的污染，造成极大的浪费。
   大功率防水开关电源选用数控单片机、高频铁氧体变压器、电阻、电容、电感、功率开关管等元器件经过贴片和插件工艺组成线路板。采用有源功率因素矫正，平均电流CCM控制方式，采样电感电流和输出电容电压，固定频率，在输入和负载之间加入一个有源功率因素矫正模块，应用电流反馈技术使输入电流波形跟踪输入交流正弦电压波形，使电网输入端电流波形逼近正弦，和电网输入电压相位角相等，得到≥0.98的功率因素。
   2）双极型功率变换器电路及驱动方法设计
   能效系数是开关电源一个非常重要的指标，而功率变换电路中的半导体器件是影响开关电源的效率主要来源，主要有以下几个方面：
   a.开关管的导通损耗。开关管的导通损耗主要与与开关管的结构和驱动的大小有关。
   b.开关管交叉损耗。这也是限制开关电源高频化，高密度化的重要因素，传统拓扑的开关管在导通和关断时，转变过程中，电压与电流有交叉过程，交叉过程中的电压电流很大。开关管消耗的能量随着频率变大而变大，且随着交叉过程中的电流和电压的幅值变化而变大。这部分损耗带来了开关管的发热，即使在负载很低的时候，这部分损耗也依然存在。
   c.整流器二极管的损耗。由于开关电源的二次侧大部分都是低压大电流，特别是较大输出功率时，即使肖特基二极管的导通电压很低，当流过的电流很大，比如20A,40A甚至更大时，在肖特基二极管上消耗的功率也会很大。
   d.其他辅助线路损耗和器件损耗。
   本项目研制的双极型功率变换器电路由双极型功率管、控制电路、反向续流二极管、谐振电容、谐振隔离变压器等组成。选用驱动良好的双极型晶体管在大电流时通常有更低的损耗（P=Ic*Vce），且可以在更高的电压下工作；其次通过单片机控制器的随动控制，克服开关速度慢且随负载变化的缺陷。随动控制是通过单片机检测半桥或全桥的关键节点，获得开关器件的开关状态，进而控制双极型晶体管在最佳导通时间内导通，使开关器件进入软开关状态，减小开关器件的开关损耗，使开关电源更为高效。采用反馈谐振全负载软开关技术，实现主控开关管全负载软开关，包括零电压开通和零电流关断，降低了开关管的损耗，实现效率的提升。
   为了降低整流器二极管的导通损耗，特别是大输出功率时导通损耗。本项目采用低内阻的MOSFET来替代肖特基二极管，让大电流流过MOSFET时产生较小的导通压降，在整流线路产生的导通损耗会下降到一个较低的程度。利用同步控制线路控制MOSFET工作在同步整流状态，又会减少MOSFET的开关损耗。
   2、工艺创新要点
   1）一体化浇铸成型工艺
   普通的电源是采用将外壳成型后，将焊有电子元器件的电路板固定到外壳上，然后在电路板上覆盖硅胶进行密封形成保护。但此种结构产品由于电源外壳与硅胶的热胀冷缩系数不同，容易造成外壳与胶产生脱离，并且长期在高潮湿度或水里浸泡使用时会产生胶体溶胀导致出现渗水，不能达到完全长期防水而导致电源失效和损坏。
   本项目采用密封体全包裹一体化结构，将带有电子元器件的线路板通过浇铸工艺固定在外部密封体内，外部密封体为一种材料。密封体有进线和出线，他们一部分密封在外部密封体内，一部分露出外部密封体，其材料都和密封体为同种材料。
   浇铸成型工艺流程：高速填充-持续真空保压-恒温成型-对流式水冷却-全自动循环风脱模，整个成型过程采用PLC全自动控制，保证成型质量。
   a、填充阶段采用高速填充模式，加大液态材料整体流动性，快速填充整个模腔，以提高产品的成型效率。
   b、保压阶段通过对型腔内产品持续施加压力，压实熔体，增加封装材料的密度(增密)，以补偿封装材料的收缩行为，使产品外观达到要求。
   c、恒温成型需要保证整个型腔的温度恒定，熔体受热均匀，使产品外观达到要求。
   d、冷却阶段采用对流式水冷却，使冷却水管靠近模腔，并采用大管径冷却管，以保证冷却效果均匀而迅速，以防止产品因残余应力导致的松弛现象或脱模外力所造成的翘曲及变形。
   e、脱模阶段采用全自动循环风脱模的方式。使产品脱模时受力均匀，以保证产品质量，防止引起产品变形等缺陷。
   

实际运用案例和用户评价意见：

我公司自2017年6月1号购买的杭州重芯力科技有限公司生产的HSG大功率防水开关电源用于我公司点光源，线条灯产品，长时间使用下来性能稳定，静音高效，效果良好。

获奖、专利情况：

申请号：201620766684.0

申报单位介绍：

杭州重芯力科技有限公司是一家从事为LED应用提供高效、可靠、专业、先进电源供应器的研发、生产、销售的企业，在公司发展壮大的近3年时间里，始终为客户提供性能优异的产品、专业的技术支持和健全的售后服务。公司主要产品为LED开关电源。

公司拥有先进的示波器分析仪器、可调多模式电子负载、强制对流干燥箱、低温保存箱、开关电源老化试验设备、封装老化试验设备、开关电源检测设备等试制设备能满足项目实施，为广大客户提供质量优异的产品。

公司拥有实用新型专利6项，外观专利1项，另有3项发明专利处于实审阶段。明以其高品质的产品、领先的技术、卓越的经营理念、完备的售前售后服务已成为国内照明行业的知名品牌，近年正快速走向世界，努力争创全球户外LED知名品牌。

产品图片：