项目名称： 勇电IP68大功率防水开关电源

申报单位： 杭州勇电照明有限公司

综合介绍或申报理由：

　　300W输出恒压电源，防护等级IP68，可埋地下，功率因数0.99，高效率高达95%。高效、高功率因数防水静音开关电源因防水、静音、高效等优异的性能，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：

输入电压：100~240VAC

输出电压：5V、12V、24V、36V

额定电流：40A、22A、13.33A、8.88A

额定功率：200W、270W、300W

电压精度：±5%

线型调整率：±0.5%

负载调整率：±2%

工作温度：-40～+70℃

工作湿度：5～100%RH

平均无故障时间：159000小时

与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

项目产品通过外部密封体全包裹一体化结构、浇铸工艺设计，实现产品达到IP68防尘、防水等级；通过电子线路设计和微电脑数字控制，实现产品高效率、高功率因数等性能。产品具有适用环境范围广、使用寿命长、高效率、高功率因数等特点。在功率因数采用有源功率因素矫正，平均电流CCM控制方式上具有创新，技术处国内领先水平。

目前，开关电源市场广阔，处于发展阶段，国内外较多厂商在生产此产品，但是防尘、防水标准达到IP68水平的、高效率无风扇的较少。

本产品符合IP68防护等级高效率开关电源与国外同类产品比较，其技术性能的先进性主要体现在：
　　1、效率：本公司产品大于91%，同类产品达到80%左右，效率提高10%。
　　2、功率因数：本公司产品大于0.99；同类产品0.70，功率因数提高近30%。
　　3、防护等级：本公司产品达到IP68，同类产品IP67，高于同类产品。

技术及工艺创新要点：

1、技术及工艺的先进性和效果
　　(1)、电子线路和程序设计
　　1)、功率因数设计
　　功率因素产生的原因是由于电路中的电感和电容的存在，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。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。此情形会造成电力公司的困扰，因为无法靠加入电容器及电感器的方式补偿高频的谐波成份
　　大功率开关电源的功率因数校正，需要电感电流工作在连续状态，峰值电流小，开关管电流有效值小，EMI滤波器体积小；能抑制开关噪声；输入电流波形失真小。我们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，且和电网输入电压相位角相等。可得到很高的接近0.99的功率因素，谐波失真小，可在较宽的输入电压范围和频率范围内工作，体积重量小，输出电压可保持恒定。
　　2)、效率设计
　　以小型化和高效率为特点的开关电源，效率是其一个非常重要的指标。进一步的提高开关电源的效率，不管从能源角度还是从小型化和电源内部器件的温升上都非常有意义。影响开关电源的效率，主要从以下几个方面着手：
　　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。如下图：
　　(开通时，随着G极电容被充到开启阀值，D,S极电容开始放电，D,S极间的电压开始下降，此时D,S极间的高阻态打破，开始导通电流，此电流随着G极电压的上升而上升。如上图红色方框所示，DS极的电压电流有交叉，所以这里存在损耗。
　　关断时，G极放电，放到阀值时导通电阻开始增大，D,S极间的电压开始慢慢上升，此时通过管子的电流还没下降到零，电压电流之间存在交叉，存在损耗。)
　　c.整流器二极管灯的损耗。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。
　　针对以上开关电源的主要损耗，我司电源除在原材料选择上优化外，主要优化线路拓扑和结构，利用软开关技术，使主控开关管工作在软开关状态，降低开关管的交叉损耗。
　　开通时，利用电路中的谐振网络，在MOSFET开通前，先让谐振电路产生反向的电流，反向电流从MOSFET的S极流向D极，让MOSFET的体二极管导通，此时体二极管的压降很低，趋于零电压，在体二极管导通期间，给MOSFET驱动电压，让MOSFET导通，这样就实现了零电压开通的软开关，开通期间电压电流不出现交叉，消除开通期间的交叉损耗。
　　关断时，利用谐振网络使MOSFET上的导通电流慢慢减小，在电流小到趋于零电流时，去掉MOSFET的G极驱动电压，让MOSFET关断，此时由于导通电流趋于零，电压电流也不出现交叉，损耗降低。
　　降低二极管导通的损耗，特别是较大输出功率时，二极管上消耗的功率会很大。为了降低整流线路二极管的导通损耗，本产品采用低内阻的MOSFET来替代肖特基二极管，选择合适的内阻的MOSFET，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)、开关电源一体化结构设计
　　常规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涨冷缩系数不同，容易造成灯壳与胶产生脱离，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灯具失效和损坏。
　　本产品高效、高功率因数防水静音开关电源采用外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。
　　(3)、开关电源浇铸成型工艺
　　本项目采用的浇铸成型工艺，将焊接好的电子元器件的线路板固定在密封体内，采用PLC控制的全自动高速填充、持续真空保压、恒温成型、对流式水冷却、全自动循环风脱模的工艺流程。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　
2、产品的主要创新点
　　(1)、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。
　　(2)、采用微电脑数字控制，实现模块化生产，同时可以将控制信号和保护信号通过程序完成协调工作，实现效率的提升。
　　(3)、功率因数采用有源功率因素矫正，平均电流控制方式，固定频率，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，且和电网输入电压相位角相等，达到0.99的功率因素。

实际运用案例和用户评价意见：

无

获奖、专利情况：

科技查新报告编号：201633B2110952；

实用新型专利 专利号：201720857297.2；

申报单位介绍：

　　杭州勇电照明有限公司坐落于国家级经济开发区——杭州余杭经济开发区，是一家集研发、生产和销售于一体的服务型生产企业，本公司有“勇电”品牌和“欧格”品牌系列户外LED产品。
　　公司在国内市场成立了北京、上海、杭州、济南、福州、广东、湖南、江西、重庆九家销售子公司和辽宁、安徽、四川三家总代理。公司产品已销往美国、法国、俄罗斯、英国、澳大利亚、阿联酋、沙特、台湾和澳门等60多个国家和地区。
　　公司通过了ISO9001：2008质量管理体系认证，拥有完全自主知识产权的LED二次封装技术，产品获得UL、CE、FCC、SASO等国际认证。
　　勇电照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。

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