20A/220V电力高频开关电源
20A/220V电力高频开关电源
在大容量直流屏（如200AH/220V以上）中，电源配置一般选择20A/220V电力电源模块。
选择 12台10A/220V电力模块并联而不选择20A/220V电力模块6台并联的方案。究其原因，我想和如下因素有关：
目前国内成熟的电力高频开关电源厂家生产的20A/220V电力电源模块均为风冷型，而风冷型模块要解决的主要问题是：防尘、风道的
效率、风扇寿命问题。
为了解决风扇寿命问题，目前各个厂家在选择风扇工作方式时，采用了温控、负载电流控制等方式，同时选择品质较好的风扇，风扇
寿命问题得到很好的解决；风道的效率问题，解决防尘问题，国内各个厂家相差极大。
风道问题，大家都很清楚风道中，如果元器件或PCB等组件布局对风道阻力太大，将导致风道入口处 （特别是风扇安装在入口处）的
空气中的灰尘微粒的速度较大。这样会存在2个问题：1.风扇转速加大，噪音以及风扇的寿命等参数都会变差；2.快速的 灰尘微粒，打在风道中的
元器件、 电线或PCB等组件上，灰尘微粒的动能要被转化而使得它更容易粘满这些组件。积尘的过程是正反馈的，越积越厚，这将造成散热效果越来
越 差，以及元器件间的绝缘下降（空气中含有酸性离子甚至有些地方空气中含有金属导电微粒），严重的会短路而损坏电力电源模块。
综上所述，虽然国外有文献表明，温度每上升3摄氏度，元器件故障率要上升1个百分点，但综合目前风冷模块的积尘问题后，风冷模块的故障
率远高于自冷模块。
1 国内几家公司的20A/220V电力模块 的风道情况
图1 风扇安装在模块底部 图2 风扇安装在模块前面 图3 卧试模块，比较畅通的风道 图4 隔离的独立风道
2 E22020电力电源模块
图4 之模块为我公司的E22020电力电源模块，设计上充分考虑了电力直流系统的运行环境。电源的功能、性能、参数高于国家标准，是
一款值得推荐的电源。
2.1 风道设计
关于风道：
考虑电力系统运行的可靠性，本电源设计主要采用隔离的独立风道风冷散热方式。
a） 功率半导体、主变的高功耗器件的热能通过传导到散热器，经过散热器独立风道的强制空气流带走；
b） 其他的功耗元器件的热能通过空气自然对流散热。
关于风扇转速控制：
E22020模块的风扇工作控制过程是：正常时模块的风扇工作于微风散热过程 --> 散热片温度大于70℃时，工作于满速工作过程 --> 散
热片温度小于70℃时回到微风散热过程。
国内大部分20A/220V电源模块采用的控制过程是：开始运行时模块的风扇工作于停转过程 --> 温度大于70℃时风扇工作于满速工作过
程 --> 温度小于70℃时风扇回到停转状态。
高频开关电源无论是空载或是轻载，其自身有较大的功耗，模块的腔内温度也会升高。E22020电源模块以较低的风速工作，即使模块运
行在相对较大的负载下，模块的腔内温度仍然能平衡在相对较低的温度值；如风扇 正常时运行于不运行状态的电源模块， 温度会不断上升
（特别是负载稍大时），模块的腔内温度的平衡值较高，甚至高于70℃温度值而启动风扇满载运行 ，使风扇频繁工作于停转和满负荷运行状
态。
对比两种控制方式，E22020电源模块，在负载相对较大时，模块腔内平衡于较低温度，模块散热均匀，同时不会频繁启动模块的风扇，
对模块的风扇寿命很有好处。
其优点现而易见：1.风扇工作在微风工作状态 ，能保持模块腔内温度在较低的温度值上达到平衡，元器件工作在较低的温度环境而减少
元器件的故障率。2.避免风扇正常工作时，反复启动、停止，影响风扇的寿命，同时 避免过高的风速增加积尘。
关于风道效率：
因空气流路径是经过散热器的梳状导流片，导流片的外形接近流线体，因此空气的阻力很小，散热的效率高。风扇只需提供较低的风压
（相同参数的风扇，只需工作于较小的电流下的低速运行）就能通过所需的空气流通量。因为风道中空气阻力很小将带来的好处是：积尘变
少、风扇功耗（工作电流小）降低、风扇的噪音低。
关于积尘问题：
因风道内散热片接近流线体，风道阻力很小，所以积尘很小。另外当灰尘累积时，由于气流作用力方向作用在叠加的灰尘微粒的切线方
向，灰尘微粒会沿着气流方向被抽出风道而不会越积越厚。对比图1，气流方向与横插的PCB平面是垂直的，灰尘微粒经风扇加速后直接打在
PCB上，灰尘微粒的动能有很大的一部分转化为灰尘微粒的形变、热能，使灰尘与PCB结合得更紧密。气流作用力方向是灰尘微粒之间的正压
力方向，而使灰尘越积越厚。
E22020模块，即使风道内有积尘，在隔离风道内的灰尘和元器件没有接触，不存在腐蚀、绝缘下降等引起电源故障等问题。
2.2 主功率回路设计
主回路工作频率较高（达90kHz），主变铁氧磁心只用2副EE70（国内同类产品4副EE70铁氧磁心）,变压器结构更简单，温升更低，可靠
性更高。稳流精度、稳压精度、纹波、响应时间等参数居于同类产品之首。
2.3 控制方式
RS485通信方式。控制上可以选用直接给定电压值＋限流值控制，也可以用均/浮充状态＋限流值控制方式设计直流屏；也可以选择作为
控母供电电源只读而对控制命令不起作用。实际应用中，非常方便。
2.4 安全功能
模块设计安全考虑上，模块自身有缺相、过压、欠压、插座不到位、过温等保护功能；系统运行上，模块可以设置系统安全充电参数。
监控写模块参数超过约定范围时，模块输出执行常规的浮充状态；监控通信连接断开时，模块自身可以判断，并执行用户可设定的系统安
全充电参数运行。模块的均流状态是由模块自身实现的，不受监控的存在与否受到影响。
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