什么是SMPS？

开关电源( SMPS )是一种电子电源转换器，它使用高频开关技术高效转换电能。它接受输入电压（交流或直流），并将其转换为适合各种应用的稳压直流输出电压。SMPS 因其高效率、小尺寸和轻量设计而得到广泛应用。与传统线性电源相比，SMPS 具有更好的能源效率、更少的热量产生以及处理各种输入电压的能力。常见应用包括为工业设备、自动化系统和消费电子产品供电。

开关电源 (SMPS) 是各种工业应用中必不可少的组件，包括 3D 打印机、刺绣机、灌溉系统和学校的笔记本电脑充电柜。正确选择和安全安装 SMPS 对于确保设备的高效性能、安全性和使用寿命至关重要。本指南提供了有关选择和安全安装 SMPS 的全面见解。

了解 SMPS 类型

开放式开关电源

开放式 SMPS 是无外壳的纯 PCB 结构，设计用于安装在终端设备内部，提供必要的外壳。这些产品结构紧凑、重量轻，适合在空间有限的地方进行集成。

优点：

• 紧凑型设计：由于占地面积小，非常适合空间有限的应用。

• 经济高效：与封闭式电源相比通常更实惠。

• 灵活集成：轻松集成到具有特定设计要求的定制外壳或系统中。

缺点：

• 暴露于灰尘和湿气：缺乏封闭使得它们容易受到环境污染物的侵害。

• 更高的安全风险：需要小心处理以保持适当的爬电距离和间隙距离。

• 机械保护有限：由于组件暴露，更容易受到物理损坏。

合适的应用：

• 3D 打印机：定制外壳提供足够的保护。

• 工业控制面板：安装在通风良好且受保护的环境中。

• 嵌入式系统：集成到优先考虑空间效率的设备中。这些系统结构紧凑、重量轻，适合在空间有限的地方集成。

U 通道 SMPS

U 通道 SMPS 的 PCB 安装在 U 形金属底盘（通常为铝制）中。这种结构有助于热管理并提供更安全的安装选项。

DIN 导轨开关电源

DIN 导轨 SMPS专为轻松安装在标准 DIN 导轨上而设计，常用于楼宇自动化、能源系统和工业控制面板。它们结构紧凑、可靠性高，并且符合安全和性能标准。

开关电源( SMPS ) 选择的关键因素

电源要求

• 输出电压和电流：将 SMPS 输出规格与负载要求相匹配。

• 峰值负载能力：考虑应用是否需要短期峰值功率，例如电机启动。

效率和热量管理

• 高效率：选择效率高于 85% 的 SMPS 以减少热量的产生。

• 热性能评估：通过检查是否需要额外的冷却方法（例如外部散热器或风扇）来评估 SMPS 的热性能。请参阅制造商关于推荐的冷却解决方案的指南，并在运行期间监控关键组件的温度，以防止过热。

• 热降额：确保 SMPS 可以在高达 50°C 的环境温度下以额定功率运行并处理输入电压变化。

安全与合规

• 认证：验证是否符合相关安全标准（例如 IEC 62368-1、IEC 60601-1）。

• 功率因数校正 (PFC)：确保符合 EN 61000-3-2 以最大限度地减少无功电流。

可靠性

• MTBF 值：较高的平均故障间隔时间 (MTBF) 表示更好的可靠性，这对于 LED 照明等应用至关重要。

安全安装实践

电气安全

• 爬电距离和电气间隙：保持带电部件和接地金属表面之间所需的距离。

• 正确接地：安全接地，尤其是对于 I 类系统。

• 输入/输出保险丝：使用适当的保险丝以防止火灾危险。

EMC 考虑事项

• 接地点：确保正确接地以尽量减少电磁干扰 (EMI)。使用多个接地点以减少接地环路并保持信号完整性。

• 电缆屏蔽：使用屏蔽电缆进行输入和输出连接，以防止外部电磁干扰影响系统性能。确保电缆屏蔽的一端正确接地，以避免接地环路。

• EMI 滤波器：在电源线上集成 EMI 滤波器或铁氧体磁珠，以抑制传导和辐射噪声。

• 元件放置：优化 PCB 上高频元件的布局和信号走线的布线，以最大限度地减少电磁辐射。

• 定期测试：使用频谱分析仪执行 EMC 测试，以在部署之前检测和减轻潜在的 EMI 问题。

• 电缆管理：将输入和输出电缆分开，以防止噪声耦合。

热管理

• 充分通风：以允许适当空气流通的方式安装 SMPS。

• 传导冷却：如果需要，使用底盘或外部散热器进行额外的冷却。

机械安装

• 安装：遵循制造商关于螺丝深度和安装的指导，以避免损坏组件。

• DIN 导轨安装：对于 DIN 导轨 SMPS，确保牢固连接以防止因振动引起的损坏。

DIN 导轨 SMPS在楼宇自动化中的典型应用

• LED 照明系统：高效照明解决方案所需的可靠电源。选择具有高电源稳定性和低纹波噪声的 SMPS 至关重要，可防止闪烁并延长 LED 使用寿命。

• 百叶窗驱动器：自动窗户系统的平稳运行需要具有快速响应和过载保护功能的 SMPS 来处理频繁的启停动作。

• 通讯系统：为通讯设备提供稳定的电源，需要具有高电磁兼容性 (EMC) 和一致电压调节的 SMPS 以避免信号干扰。

• 电梯和自动扶梯：控制系统的电源应提供高峰值负载能力和强大的浪涌保护，以应对突然的电力需求和电气瞬变。

• 应急照明：确保停电期间持续照明，需要带有内置电池管理的 SMPS 或与备用系统无缝集成。

• 监控用 DC-UPS：安全系统的备用电源，强调具有不间断电源转换和长期可靠性的 SMPS，以确保持续的监控运行。

• LED 照明系统：可靠的电源，高效的照明解决方案。

• 百叶窗驱动器：自动窗户系统的平稳运行。

• 通讯系统：为通讯设备提供稳定的电源。

• 电梯和自动扶梯：控制系统的电源。

• 应急照明：确保停电期间持续照明。

• 监控用 DC-UPS：安全系统的备用电源。

结论

选择和安装正确的 SMPS（开关电源） 对于工业和自动化系统的安全性、可靠性和效率至关重要。通过了解应用的具体要求并遵循最佳安装实践，您可以确保设备的最佳性能和使用寿命。