勇電IP68大功率防水開關(guān)電源——2018神燈獎(jiǎng)申報(bào)技術(shù)

項(xiàng)目名稱：  勇電IP68大功率防水開關(guān)電源

申報(bào)單位：  杭州勇電照明有限公司

綜合介紹或申報(bào)理由：

　　300W輸出恒壓電源，防護(hù)等級(jí)IP68，可埋地下，功率因數(shù)0.99，高效率高達(dá)95%。高效、高功率因數(shù)防水靜音開關(guān)電源因防水、靜音、高效等優(yōu)異的性能，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、數(shù)碼產(chǎn)品等。

主要技術(shù)參數(shù)：

輸入電壓：100~240VAC

輸出電壓：5V、12V、24V、36V

額定電流：40A、22A、13.33A、8.88A

額定功率：200W、270W、300W

電壓精度：±5%

線型調(diào)整率：±0.5%

負(fù)載調(diào)整率：±2%

工作溫度：-40～+70℃

工作濕度：5～100%RH

平均無故障時(shí)間：159000小時(shí)

與國內(nèi)外同類產(chǎn)品或同類技術(shù)的比較情況：

項(xiàng)目產(chǎn)品通過外部密封體全包裹一體化結(jié)構(gòu)、澆鑄工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品達(dá)到IP68防塵、防水等級(jí)；通過電子線路設(shè)計(jì)和微電腦數(shù)字控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高效率、高功率因數(shù)等性能。產(chǎn)品具有適用環(huán)境范圍廣、使用壽命長、高效率、高功率因數(shù)等特點(diǎn)。在功率因數(shù)采用有源功率因素矯正，平均電流CCM控制方式上具有創(chuàng)新，技術(shù)處國內(nèi)領(lǐng)先水平。

目前，開關(guān)電源市場廣闊，處于發(fā)展階段，國內(nèi)外較多廠商在生產(chǎn)此產(chǎn)品，但是防塵、防水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到IP68水平的、高效率無風(fēng)扇的較少。

本產(chǎn)品符合IP68防護(hù)等級(jí)高效率開關(guān)電源與國外同類產(chǎn)品比較，其技術(shù)性能的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：
　　1、效率：本公司產(chǎn)品大于91%，同類產(chǎn)品達(dá)到80%左右，效率提高10%。
　　2、功率因數(shù)：本公司產(chǎn)品大于0.99；同類產(chǎn)品0.70，功率因數(shù)提高近30%。
　　3、防護(hù)等級(jí)：本公司產(chǎn)品達(dá)到IP68，同類產(chǎn)品IP67，高于同類產(chǎn)品。

技術(shù)及工藝創(chuàng)新要點(diǎn)：

1、技術(shù)及工藝的先進(jìn)性和效果
　　(1)、電子線路和程序設(shè)計(jì)
　　1)、功率因數(shù)設(shè)計(jì)
　　功率因素產(chǎn)生的原因是由于電路中的電感和電容的存在，感性負(fù)載相位角超前，而容性負(fù)載相位角滯后，只有負(fù)載呈現(xiàn)純阻性負(fù)載的時(shí)候，功率因素才能達(dá)到。開關(guān)電源是一種非線性負(fù)載，其輸入電流會(huì)有許多的高次諧波成份。此情形會(huì)造成電力公司的困擾，因?yàn)闊o法靠加入電容器及電感器的方式補(bǔ)償高頻的諧波成份
　　大功率開關(guān)電源的功率因數(shù)校正，需要電感電流工作在連續(xù)狀態(tài)，峰值電流小，開關(guān)管電流有效值小，EMI濾波器體積?。荒芤种崎_關(guān)噪聲；輸入電流波形失真小。我們采用有源功率因素矯正，平均電流CCM控制方式，采樣電感電流和輸出電容電壓，固定頻率，在輸入和負(fù)載之間加入一個(gè)有源功率因素矯正模塊，應(yīng)用電流反饋技術(shù)使輸入電流波形跟蹤輸入交流正弦電壓波形，使電網(wǎng)輸入端電流波形逼近正弦，且和電網(wǎng)輸入電壓相位角相等?？傻玫胶芨叩慕咏?.99的功率因素，諧波失真小，可在較寬的輸入電壓范圍和頻率范圍內(nèi)工作，體積重量小，輸出電壓可保持恒定。
　　2)、效率設(shè)計(jì)
　　以小型化和高效率為特點(diǎn)的開關(guān)電源，效率是其一個(gè)非常重要的指標(biāo)。進(jìn)一步的提高開關(guān)電源的效率，不管從能源角度還是從小型化和電源內(nèi)部器件的溫升上都非常有意義。影響開關(guān)電源的效率，主要從以下幾個(gè)方面著手：
　　a.開關(guān)管的導(dǎo)通損耗。開關(guān)管的導(dǎo)通損耗主要與與開關(guān)管的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)的大小有關(guān)。
　　b.開關(guān)管交叉損耗。這也是限制開關(guān)電源高頻化，高密度化的重要因素，傳統(tǒng)拓?fù)涞拈_關(guān)管在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，轉(zhuǎn)變過程中，電壓與電流有交叉過程，交叉過程中的電壓電流很大。開關(guān)管消耗的能量隨著頻率變大而變大，且隨著交叉過程中的電流和電壓的幅值變化而變大。這部分損耗帶來了開關(guān)管的發(fā)熱，即使在負(fù)載很低的時(shí)候，這部分損耗也依然存在。如下圖：
　　(開通時(shí)，隨著G極電容被充到開啟閥值，D,S極電容開始放電，D,S極間的電壓開始下降，此時(shí)D,S極間的高阻態(tài)打破，開始導(dǎo)通電流，此電流隨著G極電壓的上升而上升。如上圖紅色方框所示，DS極的電壓電流有交叉，所以這里存在損耗。
　　關(guān)斷時(shí)，G極放電，放到閥值時(shí)導(dǎo)通電阻開始增大，D,S極間的電壓開始慢慢上升，此時(shí)通過管子的電流還沒下降到零，電壓電流之間存在交叉，存在損耗。)
　　c.整流器二極管燈的損耗。由于開關(guān)電源的二次側(cè)大部分都是低壓大電流，特別是較大輸出功率時(shí)，即使肖特基二極管的導(dǎo)通電壓很低，當(dāng)流過的電流很大，比如20A,40A甚至更大時(shí)，在肖特基二極管上消耗的功率也會(huì)很大。
　　d.其他輔助線路損耗和器件損耗。
　　針對(duì)以上開關(guān)電源的主要損耗，我司電源除在原材料選擇上優(yōu)化外，主要優(yōu)化線路拓?fù)浜徒Y(jié)構(gòu)，利用軟開關(guān)技術(shù)，使主控開關(guān)管工作在軟開關(guān)狀態(tài)，降低開關(guān)管的交叉損耗。
　　開通時(shí)，利用電路中的諧振網(wǎng)絡(luò)，在MOSFET開通前，先讓諧振電路產(chǎn)生反向的電流，反向電流從MOSFET的S極流向D極，讓MOSFET的體二極管導(dǎo)通，此時(shí)體二極管的壓降很低，趨于零電壓，在體二極管導(dǎo)通期間，給MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓，讓MOSFET導(dǎo)通，這樣就實(shí)現(xiàn)了零電壓開通的軟開關(guān)，開通期間電壓電流不出現(xiàn)交叉，消除開通期間的交叉損耗。
　　關(guān)斷時(shí)，利用諧振網(wǎng)絡(luò)使MOSFET上的導(dǎo)通電流慢慢減小，在電流小到趨于零電流時(shí)，去掉MOSFET的G極驅(qū)動(dòng)電壓，讓MOSFET關(guān)斷，此時(shí)由于導(dǎo)通電流趨于零，電壓電流也不出現(xiàn)交叉，損耗降低。
　　降低二極管導(dǎo)通的損耗，特別是較大輸出功率時(shí)，二極管上消耗的功率會(huì)很大。為了降低整流線路二極管的導(dǎo)通損耗，本產(chǎn)品采用低內(nèi)阻的MOSFET來替代肖特基二極管，選擇合適的內(nèi)阻的MOSFET，讓大電流流過MOSFET時(shí)產(chǎn)生較小的導(dǎo)通壓降，在整流線路產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗會(huì)下降到一個(gè)較低的程度。利用同步控制線路控制MOSFET工作在同步整流狀態(tài)，又會(huì)減少M(fèi)OSFET的開關(guān)損耗。
　　(2)、開關(guān)電源一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　常規(guī)的電源是采用將外殼成型后，將焊有電子元器件的電路板固定到外殼上，然后在電路板上覆蓋硅膠進(jìn)行密封形成保護(hù)。但此種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品由于電源外殼與硅膠的熱漲冷縮系數(shù)不同，容易造成燈殼與膠產(chǎn)生脫離，并且長期在高潮濕度或水里浸泡使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生膠體溶脹導(dǎo)致出現(xiàn)滲水，不能達(dá)到完全長期防水而導(dǎo)致燈具失效和損壞。
　　本產(chǎn)品高效、高功率因數(shù)防水靜音開關(guān)電源采用外密封體全包裹一體化結(jié)構(gòu)，將帶有電子元器件的線路板通過澆鑄工藝固定在外部密封體內(nèi)，外部密封體為一種材料。密封體有進(jìn)線和出線，他們一部分密封在外部密封體內(nèi)，一部分露出外部密封體，其材料都和密封體為同種材料。
　　(3)、開關(guān)電源澆鑄成型工藝
　　本項(xiàng)目采用的澆鑄成型工藝，將焊接好的電子元器件的線路板固定在密封體內(nèi)，采用PLC控制的全自動(dòng)高速填充、持續(xù)真空保壓、恒溫成型、對(duì)流式水冷卻、全自動(dòng)循環(huán)風(fēng)脫模的工藝流程。
　　填充階段采用高速填充模式，加大液態(tài)材料整體流動(dòng)性，快速填充整個(gè)模腔，以提高產(chǎn)品的成型效率。
　　保壓階段通過對(duì)型腔內(nèi)產(chǎn)品持續(xù)施加壓力，壓實(shí)熔體，增加封裝材料的密度(增密)，以補(bǔ)償封裝材料的收縮行為，使產(chǎn)品外觀達(dá)到要求。
　　恒溫成型需要保證整個(gè)型腔的溫度恒定，熔體受熱均勻，使產(chǎn)品外觀達(dá)到要求。
　　冷卻階段采用對(duì)流式水冷卻，使冷卻水管靠近模腔，并采用大管徑冷卻管，以保證冷卻效果均勻而迅速，以防止產(chǎn)品因殘余應(yīng)力導(dǎo)致的松弛現(xiàn)象或脫模外力所造成的翹曲及變形。
　　脫模階段采用全自動(dòng)循環(huán)風(fēng)脫模的方式。使產(chǎn)品脫模時(shí)受力均勻，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，防止引起產(chǎn)品變形等缺陷。
　　
2、產(chǎn)品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
　　(1)、采用反饋諧振全負(fù)載軟開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主控開關(guān)管全負(fù)載軟開關(guān)，包括零電壓開通和零電流關(guān)斷，降低了開關(guān)管的損耗，實(shí)現(xiàn)效率的提升。
　　(2)、采用微電腦數(shù)字控制，實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，同時(shí)可以將控制信號(hào)和保護(hù)信號(hào)通過程序完成協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)效率的提升。
　　(3)、功率因數(shù)采用有源功率因素矯正，平均電流控制方式，固定頻率，電流反饋技術(shù)使輸入電流波形跟蹤輸入交流正弦電壓波形，使電網(wǎng)輸入端電流波形逼近正弦，且和電網(wǎng)輸入電壓相位角相等，達(dá)到0.99的功率因素。
   

實(shí)際運(yùn)用案例和用戶評(píng)價(jià)意見：

無

獲獎(jiǎng)、專利情況：

科技查新報(bào)告編號(hào)：201633B2110952；

實(shí)用新型專利  專利號(hào)：201720857297.2；

申報(bào)單位介紹：

　　杭州勇電照明有限公司坐落于國家級(jí)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)——杭州余杭經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，是一家集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的服務(wù)型生產(chǎn)企業(yè)，本公司有“勇電”品牌和“歐格”品牌系列戶外LED產(chǎn)品。
　　公司在國內(nèi)市場成立了北京、上海、杭州、濟(jì)南、福州、廣東、湖南、江西、重慶九家銷售子公司和遼寧、安徽、四川三家總代理。公司產(chǎn)品已銷往美國、法國、俄羅斯、英國、澳大利亞、阿聯(lián)酋、沙特、臺(tái)灣和澳門等60多個(gè)國家和地區(qū)。
　　公司通過了ISO9001：2008質(zhì)量管理體系認(rèn)證，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LED二次封裝技術(shù)，產(chǎn)品獲得UL、CE、FCC、SASO等國際認(rèn)證。
　　勇電照明以其高品質(zhì)的產(chǎn)品、領(lǐng)先的技術(shù)、卓越的經(jīng)營理念、完備的售前售后服務(wù)已成為國內(nèi)照明行業(yè)的知名品牌，近年正快速走向世界，努力爭創(chuàng)全球戶外LED知名品牌。

產(chǎn)品圖片：