現(xiàn)代電源設(shè)計(jì)必須考慮多種因素日益增長(zhǎng)的需求。高效率是這些考慮因素中最重要的一個(gè)。然而，隨著設(shè)備尺寸的縮小和功能性的增加，實(shí)現(xiàn)高效率可能很困難。

電源效率是許多較小設(shè)計(jì)選擇的產(chǎn)物。雖然這可能會(huì)使其難以?xún)?yōu)化，但這意味著有多種改進(jìn)機(jī)會(huì)。以下是您可以采用的七種方法來(lái)設(shè)計(jì)更高效的電源。

1. 將電源與最終用途相匹配

最重要的整體設(shè)計(jì)考慮因素之一是使用正確類(lèi)型的電源。這意味著要將其與設(shè)備的預(yù)期最終用途相匹配。

在大多數(shù)情況下，開(kāi)關(guān)電源是最有效的選擇。在需要精度和連續(xù)運(yùn)行的工業(yè)應(yīng)用中，更傳統(tǒng)的線(xiàn)性電源可能更好。您還應(yīng)該考慮預(yù)期的輸入和輸出電壓，以確定最有效的架構(gòu)。

考慮設(shè)備的工作環(huán)境。高溫工業(yè)應(yīng)用和溫度變化很大的戶(hù)外應(yīng)用對(duì)電源性能有不同的影響。這些條件可能會(huì)使某些設(shè)計(jì)架構(gòu)在現(xiàn)實(shí)世界中效率更高或更低，因此在規(guī)劃階段將它們納入其中非常重要。

2. 使用正確的材料

高效的電源設(shè)計(jì)也與材料選擇有關(guān)。不同的金屬具有不同的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率，導(dǎo)致電流通過(guò)時(shí)能量損失的變化。您必須將這些特性與您的 PSU 設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，以確定最適合該任務(wù)的材料。

請(qǐng)記住，您不必將自己限制在純金屬上。雖然硅可能是地殼中第二豐富的元素，并且具有高導(dǎo)電性，但鎵和砷等添加劑可以帶來(lái)與其他材料相似的特性，并且在某些條件下性能更好。

再次強(qiáng)調(diào)，考慮最終用途至關(guān)重要。有些材料在常溫下效率很高，但在極端情況下可能很快導(dǎo)致過(guò)度的能源浪費(fèi)。

3. 管理內(nèi)部溫度

溫度不僅會(huì)影響某些材料的效率，還會(huì)對(duì)電源效率產(chǎn)生影響。無(wú)論架構(gòu)或材料如何，您的系統(tǒng)在高溫和極低溫下都會(huì)退化并產(chǎn)生過(guò)多的能量損失。因此，溫度控制系統(tǒng)在 PSU 設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。

許多現(xiàn)代電源類(lèi)型可以在32-122 華氏度范圍內(nèi)舒適運(yùn)行，但前提是有足夠的氣流。還值得考慮的是，由于高導(dǎo)熱性組件的熱輻射，內(nèi)部溫度可能比周?chē)h(huán)境高得多。

對(duì)于任何大型電源來(lái)說(shuō)，風(fēng)扇和散熱器都是必需的。另一方面，絕緣材料可能是必要的，以防止組件之間的熱量傳遞，并防止在較冷環(huán)境中運(yùn)行的設(shè)備因極低溫度而受損。

4. 防止射頻干擾

射頻 (RF) 干擾是另一個(gè)至關(guān)重要但容易被忽視的因素。作為大型互聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)的一部分運(yùn)行的設(shè)備將受到相當(dāng)大的 RF 輻射。當(dāng)今互聯(lián)世界中的任何用例都必須處理一些 RF 干擾。雖然這種輻射對(duì)人類(lèi)可能無(wú)害，但它會(huì)限制電源設(shè)計(jì)效率。

您可以通過(guò)幾種不同的方法來(lái)防止射頻干擾。法拉第籠、柔性墊圈、O 形環(huán)、電纜屏蔽和導(dǎo)電織物都是相對(duì)簡(jiǎn)單的解決方案。哪種方法最好取決于您的具體設(shè)計(jì)約束以及您可能需要通過(guò)的任何射頻信號(hào)。

材料在這種保護(hù)中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。鋼和銅都是廉價(jià)且有效的射頻屏蔽材料，但它們很容易變熱，從而引發(fā)與溫度相關(guān)的效率問(wèn)題。

5. 牢記長(zhǎng)期績(jī)效

在考慮這些 PSU 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)時(shí)，請(qǐng)記住，現(xiàn)在的效率可能在幾年后就不再有效。最高效的電源在整個(gè)使用壽命期間都能保持其效率。僅在第一年提供這種性能的高效 PSU 并不理想。

確保電源具有長(zhǎng)期效率在很大程度上是防止其磨損的問(wèn)題。適當(dāng)?shù)臏囟裙芾韺⒃诤艽蟪潭壬媳３炙璧牟牧咸匦浴ＴO(shè)計(jì)還應(yīng)使水、灰塵和其他污染物遠(yuǎn)離敏感組件和通風(fēng)口，以確保它們?cè)诙嗄甑姆e累中能夠有效工作。

讓組件易于維護(hù)也很重要。模塊化設(shè)計(jì)將使清潔和升級(jí)更加快捷，從而讓 PSU 即使在出現(xiàn)異常磨損的情況下也能擁有更長(zhǎng)、更高效的使用壽命。

6.考慮各個(gè)組件的功耗

有些設(shè)計(jì)可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)度嘗試提高電源效率而意外限制電源效率。正如制造過(guò)程中不必要的和過(guò)于復(fù)雜的步驟會(huì)浪費(fèi)時(shí)間和精力(使額外處理成為精益生產(chǎn)中的八大主要浪費(fèi)之一)一樣，設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜也會(huì)抑制能源效率。

許多現(xiàn)代 PSU 使用有源組件來(lái)降低能耗。這些組件可能包括有源開(kāi)關(guān)技術(shù)、用于溫度控制的風(fēng)扇或監(jiān)控設(shè)備。雖然這些技術(shù)可以確保更高效的運(yùn)行，但它們也需要電力。添加太多這些組件最終會(huì)導(dǎo)致收益遞減。

跟蹤每個(gè)組件的功耗。將其與累積效率驅(qū)動(dòng)效果進(jìn)行比較，以確定何時(shí)需要停止添加活動(dòng)組件以最大程度地發(fā)揮其潛力。

7. 在制造之前測(cè)試電源設(shè)計(jì)

無(wú)論您的設(shè)計(jì)計(jì)算有多精確，您都必須在將電源設(shè)計(jì)投入生產(chǎn)之前對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。實(shí)際性能并不總是像紙面上那樣，您希望盡可能減少物理原型迭代。

人工智能(AI) 和數(shù)字孿生可以在此階段提供巨大幫助。這些技術(shù)可讓您虛擬建模和測(cè)試您的設(shè)計(jì)，從而最大限度地減少研發(fā)成本和時(shí)間。由于人工智能在發(fā)現(xiàn)這些實(shí)驗(yàn)中的細(xì)微趨勢(shì)方面表現(xiàn)出色，因此它可以更好地確定改進(jìn)空間。因此，在某些情況下，這項(xiàng)技術(shù)將開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短了20%-50%。

記住在每個(gè)設(shè)計(jì)階段后重新測(cè)試電源。原型設(shè)計(jì)后測(cè)試整個(gè)設(shè)備也很重要，因?yàn)槠渌M件可能會(huì)影響電源的效率。

高效的電源設(shè)計(jì)在當(dāng)今至關(guān)重要

隨著設(shè)備越來(lái)越小、能源問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重、對(duì)性能的要求越來(lái)越高，如今的電源設(shè)計(jì)必須高效。平衡所有這些期望可能很困難，但只要考慮所有影響因素，就有可能實(shí)現(xiàn)。

這七個(gè)步驟提供了多種方法來(lái)調(diào)整您的設(shè)計(jì)，以制造出更高效的電源。結(jié)合使用策略將是最有效的，因?yàn)槊糠N具體策略可能只會(huì)產(chǎn)生微小的提升。