项目名称： 户外高效可调电源

申报单位： 杭州重芯力科技有限公司

综合介绍或申报理由：

产品由开关电源、微处理器、功率变换器、驱动电路及模数转换器构成，负载均衡控制电路设计。通过多块恒流电源输出并联方法，实现在线恒流电源模块热插拔，提高负载驱动能力。产品具有输出电压可调、驱动特性好和防水等级高等特点。产品的IP68高防护等级使产品可以应用在户外水下等众多恶劣条件下。

主要技术参数：

防尘、防水等级：IP68（水下20m）；

耐低温-40℃，耐高温55℃；

能效系数≥93%；

输入电压：DC24~36V；

输出电流：350mA；

电流精度：±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.外观：本公司产品采用全灌封，美观可靠，同类产品采用灌封加外壳；

2.防护等级：本公司产品达到IP68，可长时间浸入水中，同类产品为IP65，只能承受低压喷射；

3.外部材料：本公司产品采用PVC外壳，漏电流低，同类产品采用金属外壳，较易漏电；

4.控制方法：本公司产品采用程序数字控制，灵活方便，同类产品采用固定芯片控制，控制方法单一；

5.环境温度：本公司产品在-40℃至55℃能正常工作，耐低温，同类产品的工作温度一般在-10℃至55℃，不利极低温环境的使用。

经济评价分析：

本产品防护等级达到IP68，用在户外水下等众多恶劣条件下不需要其他额外的防护设备，从而减少了使用安装成本。本产品的一体化浇注工艺安装完成后不需要维护，减少了维护成本。

技术及工艺创新要点：

（1）、电子线路和程序设计

1)、效率设计
开关电源的主要趋势为小型化和高功率密度化，而限制此趋势的主要原因是电源的效率。小型化和高功率密度化需要提高开关管的工作频率，从而带来了开关管的交叉损耗，因此降低提高电源的工作频率并且减小开关管的交叉损耗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.输出滤波电感的损耗，包括滤波电感的铜损和磁芯损耗

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。

下MOSFET开通时，利用电路中滤波电感续流，在MOSFET开通前，先让MOSFET的体二极管导通，因为输出电流较大，此时间不能持续太长，越长效率越低，在体二极管导通期间，数控芯片马上监测到这样状态，给下MOSFET驱动电压，让下MOSFET导通，这样就实现了下MOSFET零电压开通的软开关；上MOSFET开通前，利用谐振网络使导通前的电流减小到零，实现上MOSFET的零电流开通和下MOSFET的零电流关断，开通期间电压电流不出现交叉，消除开通期间的交叉损耗。

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。

(4)、耐高低温设计
采用自主研发的灌封材料添加特殊的导热剂，提高材料的导热性能能，又得益于高效率设计使电源本身产生热量较少，可满足高温55度环境；灌封材料添硫化剂、软化剂、催化剂等多种助剂混合物，提高材料的导韧性，使电源本体不会因为低温变硬变脆，导致本体开裂；内部使用精度电容，控制电路由数字芯片优化，可防止电源由于低温电容容值变低导致工作不正常的问题。

实际运用案例和用户评价意见：

如图：

获奖、专利情况：

实用新型专利证书

申报单位介绍：

杭州重芯力科技有限公司，位于杭州市余杭区是一家专业研发、生产与销售电源产品的工厂，公司主要经营电子配件组装；驱动电源、控制系统、电脑配件、电子产品的研发；驱动电源、电脑配件、电子产品。

产品图片：