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也谈开关电源在智能疏散中的重要性
2022-08-05 18:19:30浏览量:2973
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开关电源是集中电源(或应急照明配电箱)的核心重要配件,由于GB51309-2018倡导对消防灯具的人性化(低压要求)和节能(直流要求)供电要求,奠定了开关电源在智能疏散系统中的重要位置。

然而,如此重要的核心配件,行业却出现了一些厂商违规在开关电源这个重要核心配件上走功率减配、性能低配这种歪门邪道。

  • 以小充大的减配猫腻行为往往会导致集中电源长期满载甚至超载运行而使系统出现“心慌”。

  • 以次充好的低配“偷鸡”行为往往会导致集中电源产品性能差劣、故障频发、拆板/换板频繁、使用寿命大减而使系统经常出现“心颤”。

  • 同时,智能疏散系统的可靠性因此大大降低,给系统运行的疏散逃生带来安全隐患上的“心悸”。

  • 一台高效优质的36V/200W开关电源(AC-DC)成本需要90元以上,而低劣产品只需30~40元。劣币驱逐良币,使一些正规大厂商和使用单位感到“心塞”。

症结在哪?

01、在于国家标准规范的不足

A)国标GB51309-2018通篇规范仅强调系统的功能,而对产品性能描述几乎为空白,仅出现几处“应符合GB17945-2010的规定”的字眼(参见如下截图)。通篇都是“功能”词汇(出现频率高达几十次),而“性能”这个字眼几乎没体现。

开关电源在智能疏散中的重要性

B)GB17945-2010是12年前颁布施行的规范(修订版千呼万唤不出来),对现行产品性能方面的规范本身就存在不足(尤其是集中控制类疏散产品),跟不上与时俱进的步伐。

C)之前行业的两部国家标准仅强调对系统及其组成部件的功能规范,而没有对各部件的核心配件重要性能指标加以规范(譬如开关电源、蓄电池组等的最低保用期寿命、开关电源的最低电能转换效率、消防灯具光源的最低发光效率、控制器主机主要配件的最低配置等)。

开关电源在智能疏散中的重要性

D)好不容易盼来了产品检测标准修订版GB/T16838-2021颁布施行,还是没有弥补对以上核心配件重要性能规范的不足。

长期仅重视产品功能而忽视其性能的结果,导致行业低劣产品及主要配件满天飞,产品价格没有最低,只有更低,开关电源也不例外。

02、在于开关电源以小充大的虚标

开关电源的“以小充大”虚标低配,一般都是厂商的行为。

部分厂商为了要拿到检测报告和认证3C证书,其送检产品是符合规范要求的“正品”,而销售产品则是为了降低成本的不合规“非标产品”。

其产品不一致性主要体现在:开关电源以小充大,虚标作假,譬如一些厂商以实际300W的开关电源充当500W型号去配置集中电源(或应急照明配电箱),“小马拉大车”现象在一些厂商中比较普遍。

主要原因是:

其销售端大胆而灵活,主要是“占设计院图纸空子”即利用设计的回路功率冗余度大而偷减虚标(冗余设计的初衷是保障可靠度和开关电源使用寿命)。

部分厂商利用《民规》GB50352-2019与GB51309-2018在规范回路带载灯具数量上的冲突(即30盏与60盏的不同)而违规去做功率匹配上的“偷鸡”低配。根据国标GB51309-2018规范的“主电异常下的事故应急照明不能截断消防市电”要求,智能疏散配置的开关电源,在带载功率达120%(即超载20%)时还能正常运行才算合格;而一些厂商销售产品配用的开关电源多数低于额定容量的80%,配置100%算是“有良心者”。

开关电源在智能疏散中的重要性

配图来源:网络

03、在于开关电源性能差劣的低配

心脏有问题,人经常会感到发慌。智能疏散也一样,性能差劣的开关电源,也会使系统运行“力不从心而发慌”,故障频发,拆板/换板频繁。

开关电源的性能在集中电源(或应急照明配电箱)乃至整个疏散系统中占有重要位置,它的正常运行对系统非常重要。好比一个人患有心脏病,怎么能做到高效工作?

开关电源在智能疏散中的重要性

配图来源:网络

开关电源的高效性、耐用性突出在其性能指标,主要体现在以下三个方面:

(1)环保、高效(电能转换效率高、故障率低)、使用寿命长:好的人格会对社会负责,不对社会产生负面影响。开关电源也一样,其输入进线端是公共电网及用户内网,“吃”进来的电能,不仅要“吃”得又快又好,还不能乱扔垃圾污物(比喻为高频整流产生的高次谐波)到大众场所(比喻为前端公共电网)及用户内网。

好的开关电源产品一定是:

A)有高效EMI设计,高次谐波污染少及具有谐波隔离措施(也包括其输出端)。

B)输入功率因数高:利用高频IGBT整流和PFC功率因数自行调节的电路设计,输入端的电能利用率极高。

有些大品牌厂商的开关电源产品采用IGBT高效器件结合软开关(即零关断)PWM电路设计,使开关耗损降为零,从而使开关电源整机的电能转换效率(能效)可高达0.95。

能效高、发热低,采用自冷散热式(即无轴流风机)设计的优势就更加突出,其可靠性、安全性高,使用寿命可长达6~10年。然而,目前智能疏散行业多数厂商为了价格成本,其配用的开关电源多数是采用MOS功率器件(DC-DC变流的脉宽调制PWM)以及简化的保护电路设计(低效),成本较低(相差一倍以上)具有价格优势。但MOS管的导通电阻大,在高压、大电流应用中功耗大,容易热失控(譬如轴流风机故障等)和过压、过流而“炸管”,MOS的耐压界限是250V(电压范围窄,一般不能用于B型集中电源的开关电源),耐高温特性也比IGBT差很多,过流/过温是低压A型开关电源“炸管”的最大原因,功率较大的MOS管型开关电源更易“炸管”。瞬态电压时MOS也会受到一定干扰,而IGBT可以处理任何瞬态电压和电流(即耐受浪涌电压和电流冲击能力很强)。

低劣的开关电源产品性能差、故障率高、可靠性及耐用性较差,寿命也短(使用寿命一般只有2~3年,具体叙述参见后附的相关介绍)。另外,差劣的开关电源输出波纹相对也较大,如果滤波或隔离欠缺则对集中电源(或应急照明配电箱)二总线输出的电源载波回路易产生通讯干扰,对后端灯具性能和使用寿命也造成影响。问题来了,他们怎么通过产品的检测认证?笔者之前说过,商业江湖套路多,这里就不多说了。

本段说到开关电源的功率因数和能效,笔者最后再补充一下:

A)开关电源整机能效包括:初始整流端的AC-DC、中间环节DC-DC变流(包括PWM脉宽调制)、后端直流配电的总体能效。多数智能疏散厂商集中电源的开关电源是外购的通用型开关电源成品,有些中间环节PWM脉宽调制(即两线制电源载波输出的DC-DC设计需要)或组合的BOOST升压电路为自己设计,外购市场通用型开关电源由于是常规整流和MOS变流设计,输入功率因数(能效)较低(与品牌无关)。

B)开关电源输出端因为是直流,线性直流电无输出功率因数概念,即开关电源与灯具之间的功率匹配理论上视为1:1;但由于开关电源MOS或IGBT开关损耗的存在(尤其是BOOST升压电路),“输出功率因数”可视为0.95(与后端灯具功率做匹配关系)。

(2)可靠性、安全性、合规意识:开关电源使用的严酷自然环境条件和电网环境条件是对其可靠性、安全性的现实考验,同时也是其具体性能体现的试金石。开关电源在自然环境条件的高温、高湿度、沿海空气盐蚀等场所运行,其输入端电网(消防主电)存在浪涌、感应雷电、输入噪声耦合干扰的现实可能状况,其输出端的短路保护性能、过载能力、直流配电恒压输出能力等,都是开关电源具体可靠性、安全性的性能体现。

虽然2022年3月1日国家最新修订颁布实施的《国家消防电子产品环境试验方法及严酷等级》GB/T16838-2021新增了“交流电源端口谐波”等几条严酷条件,而且新修订的旧条款也更加“严酷”(参见如下截图)。

开关电源在智能疏散中的重要性

开关电源在智能疏散中的重要性

在开关电源的耐受严酷自然环境条件方面,集中电源、应急照明配电箱厂商需要对其开关电源的电路板做防潮/防霉/防腐(盐蚀)的刷漆或喷漆处理(国家主管单位和监管部门需要加强此种防护规范和事后监管),而且对开关电源成品需做高温、高湿严酷流程生产工序(执行GB/T16838-2021标准)。但部分智能疏散厂商配用的整流端开关电源因为是外购的通用型,少数会有做防潮/防霉/防腐(盐蚀)的刷漆或喷漆处理工艺。电能转换效率低而依靠轴流风机散热的开关电源,往往内部吸尘、积尘会更多,更需要对其电路板进行刷/喷漆处理(灰尘带正电荷,且厚灰尘易吸湿而结露)。

虽然《开关电源性能通用规范》(2020/08/28实施的行业标准)已列入CQC零部件认证范畴(做CCC认证,需提供CQC证书)。但是,还是有一些厂商送检一套、背后一套,即其送检产品是符合规范要求的“正品”,而销售产品则是为了降低成本的不合规“非标产品”。

开关电源在智能疏散中的重要性

开关电源在智能疏散中的重要性

对于开关电源的可靠性,行业还需要关注一个易被忽略的要点:应急回切冲击电流的破坏性影响。分析回切冲击电流,就应先搞清开关电源可靠性与ATS切换时间的关系。

开关电源在智能疏散中的重要性

在集中电源的应用中,ATS(双电源自动切换开关)是开关电源AC-DC直流输出端与蓄电池电源的互投切换部件,在火警应急切换和主电异常的切换中担负重要的作用,因为一旦切换失败,就意味着集中电源设备在紧急情况下的失效,带来的安全隐患和重大事故影响是不可预测的。

开关电源在智能疏散中的重要性

配图来源:网络

首先,我们要知道什麽是回切冲击电流?大家知道集中电源的应急切换是主电(即消防市电)切换到蓄电池电源的过程,那么“回切”就是应急状态消除后的蓄电池电源瞬间转回到主电(即消防市电)供电的过程。因这两个切换过程都是带载(往往重载)瞬间切换,存在很大的瞬间冲击电流。这个几倍的冲击电流如果回馈到功率器件端(MOS管、IGBT)则会给其带来莫大考验,专业设计工程师一般会使MOS管或IGBT冗余度保留在额定电流的四倍以上,具体倍数与切换时间等级(参见后叙)、设计的滤波电容器大小等有关。因此应急切换回路的前置开关电源电容器不仅起滤波消除纹波作用,还需考虑缓冲ATS回切带来冲击电流的不利影响,如果开关电源功率管(MOS管、IGBT)冗余倍数偏低,或整流后端的滤波电容偏小(有些厂商精算减成本或技术工程师疏忽了回切冲击电流因素),则会造成应急回切的不可靠性大增。这是应急照明行业所配开关电源与其它行业应用(譬如计算机等IT行业)完全不同的地方。然而,GB17945-2010和GB/T16838-2021规范中没有出现满载和超载20%切换的表述(即:仅有满载和超载20%运行而没有“满载、超载切换”),送检的集中电源产品是否有检测超载达120%的切换项?笔者暂时不知。

因此,智能疏散厂商开关电源产品的设计需要根据应急照明这个特定应用场所的性质去调整和选择。

然而,目前消防应急照明行业的开关电源极少数是智能疏散厂商自己设计开发生产,多数是外购的通用产品(即不分行业应用的大路货),往往忽视了:

  • 集中电源应急转换的ATS回切冲击电流因素;

  • 开关电源可靠性与ATS切换时间的关系。

会导致开关电源因耐受ATS回切冲击电流的性能比较差,故障率高,经常出现“炸管”维修的现状。

尤其是高速切换型,譬如有些厂商产品检测报告上标示的0.01秒,笔者表示质疑。

因为转换时间包括:断电或来电的检测时间T1+主控通讯传导时间T2+开关启动执行时间T3,接触器开关(功率继电器速度快,但只适合小功率)在10毫秒内转换难做到,即使做到了,应急后的回切冲击电流很大(牺牲切换的可靠度),因此没必要采用如此等级的高速切换设计。

(注:GB/T16838-2021、GB17945-2010对送检产品仅有“通电运行”“检查其工作情况”等表述,而没有通电满载、超载20%来回切换运行这种硬性要求(如下截图),这样会造成出现漏网之鱼,笔者建议后续新修订的GB17945-2010对此加以完善,杜绝检测人员“灵活”操作的漏洞)。

另外,切换时间与可靠性的关系也很重要,行业需要了解。

众所周知,GB 17945—2010规定蓄电池电源(集中电源)常规应急切换时间不大于5s,人群密集特殊场所的转换时间不大于0.5s,高危险领域(譬如配电室、危险品生产设备的操作等)安全应急照明的转换时间应不大于0.25s(国际IEC标准也如此)。

然而,对于切换时间与可靠性的关系知者较少。还有对于“智能疏散”控制器主机、集控型应急照明配电箱通讯单元的蓄电池电源与主电(消防市电)的合理切换时间要求,知者更少。通讯单元其电源的ATS转换时间要求是:为了不造成主机在双电源切换时死机(存在管理数据掉失/不利于未来智慧消防大数据交互)或通讯端中断,ATS转换时间需小于3ms(毫秒),合理的设计一般是采用在线式UPS不间断电源的电路模块或整机。可惜GB17945-2010对此并无要求,大概是认为无关紧要还是疏忽?(如下截图)

下面我们来分析切换时间、切换设计方式与可靠性的关系:带载功率较大的集中电源如果起动过快,其ATS开关会产生很大的暂态电流冲击,甚至会损坏功率切换器件,因此,对于大功率回路负荷均应为缓起动特性,且功率越大,起动越缓,可靠性越高。对切换时间无苛刻要求的应用场合一般采用机械切换开关进行投切,功率较小的集中电源一般采用功率继电器(速度快/可靠性低/故障率高),功率较大的集中电源一般采用直流接触器(低速/可靠度高/价格高)。零切换∶相当于在线式直流UPS(不间断电源)电路设计。

开关电源在智能疏散中的重要性

切换时间与可靠性的关系∶

低速转换方式是最可靠的集中电源应急转换方式,主要用于功率大、电流大的ATS切换设计。

快速转换方式主要用在功率小、电流不大的ATS切换设计。

高速转换方式是以双电源可能产生环流、浪涌、短路、起动冲击等导致的高故障率来换取的。

转换时间每提高一个级别,集中电源的可靠度就下降一个层次。

在某些毫秒级或零切换的特殊要求场合(譬如控制器主机自身的应急电源切换),建议使用在线式UPS不间断电源设计方式。

然后,一些对系统可靠度要求特别高的重要应用领域(譬如地铁、高铁站、大型机场等人员密集、人流量又特别大的高端应用场所),为了保证集中电源(或应急照明配电箱)运行的绝对可靠度,避免因单组(份)开关电源(行业目前几乎均为单组份设计)故障失效而发生重要区域的应急疏散照明瘫痪,譬如集中电源故障造成大片区域应急照明失效而发生群体踩踏伤亡或火灾事故等。因此,对于地铁、高铁、机场等特别重要场所的集中电源,很有必要对其开关电源进行串联热备份或双模组并联设计(如下图所示的某地铁招标文件要求)。

开关电源在智能疏散中的重要性

开关电源功率单元的串联热备份或双模组并联设计可以参考IT行业的UPS不间断电源模式。功率模组的并联或串联热备份设计在IT行业的服务器、计算机通讯等应急备用供电应用中非常普遍也非常成熟。为了最大限度保障核心要害设备(服务器、程控交换机等)的供电可靠性,IT行业往往对其UPS不间断电源采取并机或串联热备份供电的设计方式。双模组并联或串联热备份设计的A型集中电源原理图示如下。

需要进一步说明开关电源双模组并联与串联热备份的区别和设计选择:

1)双模组并联或串联热备份的功能设计追求的是其供电可靠度,即以双倍的功率硬件成本代价换取更高的可靠度保障。

2)并联连接不但可靠性提高了,而且带载的能力也加强了,因为是并联,在双机(两组功率模块)中,就具有着两倍的负载能力,所以在冗余的情况下,系统的过载和耐冲击能力比热备份连接强得多;在非冗余的情况下,它的并联可以再增容,这是热备份连接技术所不能实现的。

3)并联或串联热备份并不能增大集中电源(或应急照明配电箱)的组合输出功率,仅是提高其运行的可靠度、过载和耐电流冲击能力。譬如集中电源内部设计的两组100W功率模块单元以并联方式运行,其后端匹配最大的灯具总功率一般并不能带载100W×2=200W,而是仍然为100W(仅为提高、保障供电可靠度)。因为如果输出配带200W灯具时,一旦其中一组模块出现故障,则另一组立即会出现超载到200%(即200W灯具负载全由一组100W模块来承担)而被保护出现整机瘫痪停机(除非每组模块的功率冗余度设计为200%以上)。

04、在于应用环境已发生变化,行业没发觉或反应迟钝而没引起重视

智能疏散应用场所的性质(使用环境)已发生了很大变化:房地产住宅和工业厂房占据整个社会建筑的60%以上,智能疏散应用的这个绝对大头主流市场已由大城市转移到地级市、县市乡镇。从大型地产商的最近几年的拿地区域特点,以及工业企业从沿海大城市迁移到内地县市乡镇工业园区的频率就是明显佐证。县市乡镇基层地区的电网环境和自然环境条件相对严酷得多。譬如多灰尘、电网电压大幅波动、浪涌电压、雷击感应传导(县市乡镇的高架电缆有别于大城市的地下管道埋设电缆)对开关电源是一大变化中的考验。

(1)多灰尘、潮湿、夏季高温等的环境条件:使用环境已不像以往大城市众多商超、公建项目那样理想。开关电源是集中电源的一个重要关键配件,其抗(耐)高温、高湿、多灰层的性能直接影响着集中电源的耐用性(故障率和长期使用寿命)。多灰层的环境往往在两三年内电路板上就会积压一定厚度的灰层,尤其是电能转换效率不高(90%以下)的开关电源一般都具有轴流风机散热设计(一年内就会积压很厚的灰层),春末夏初的空气潮湿季节电路板上的厚灰层就会吸湿甚至结露,造成电路板上的微电路短路、腐蚀断路等失控故障。

(2)适应更严酷电网输入和自然环境条件的规范要求:国标GB51309-2018规范下的“智能疏散”现已大量应用于县市乡镇基层住宅和工业厂房建筑,而基层的县市乡镇级别不良电网环境条件,譬如电压大幅波动、持续高压或低压、停电多发等带来集中电源内部ATS的频繁切换。自然环境条件也相对比较严酷,多灰尘、高湿度、鼠患多等等,以及特殊地带的高海拔低气压、昼夜温差较大,冬季的超低气温等特征都需要考虑开关电源的适应使用条件。

这是行业现在普遍不太重视的地方,将来行业必然会出现:开关电源由于目前设计没有认识到(意识问题)应用场所发生了较大变化而不加以重视改进应对,导致以后产品运行的故障率较高、安全隐患不断加大而付出代价。

因此,行业需要对集中电源和集控型应急照明配电箱采取如下设计改进措施:

开关电源的输入电压范围从GB17945-2010规定的-15%~+10%放宽到±20%甚至±25%才合理、合适。

理由如下:

  • 新修订的GB17945(送审稿)草案中笔者见过已修改为±20%,是一个很大的进步(但千呼万唤未出来)。

  • 可以倒逼行业厂商采用高效的IGBT整流(大电流优势)和PFC功率因素校正电路设计(节能环保、可靠性高、使用寿命长)。这是因为国标GB51309-2018规范下(新增了两条强制使用条件)的集控型疏散系统已大量应用于基层住宅和工业厂房建筑,而基层的县市乡镇电网环境条件更差决定的(譬如电压大幅波动带来的集中电源内部ATS的频繁切换而加大了故障概率)。

  • IT行业(计算机、程控通讯等)的UPS不间断电源(属于精密电源性质)这种相对优越应用环境的设备均采用±25%宽电压输入规范,为何消防应急照明这种严酷电网条件却不采用?

  • 过窄的电压输入范围会导致蓄电池过多频繁放电,缩短蓄电池寿命和浪费储能资源。

对开关电源电路板强制全部采取刷漆等工艺的防护处理,即加强其防潮、防霉、耐静电灰尘、耐盐蚀影响等防护性能。

DC-DC变流应采用IGBT器件结合整流PFC功率因数校正的设计(并规范输入功率因素应不低于0.95)和隔离措施,提高输入功率因数并减少高次谐波污染公共电网。

(3)开关电源多样化的认识:开关电源的电路结构有多种,组合可构成多种方式的开关电源(价格和性能差异很大)。因此行业集中电源厂商或使用方需识别各种开关电源类别的价格、性能和对应的场所功能要求,选出或自造出满足自己需要的开关电源定位产品。采购方或使用者也需要“慧眼识真”,低劣品与优质品的价格往往相差一倍以上,决定了集中电源这个“心脏”是健康还是亚健康状态。

具体电路结构有:

(A)按驱动方式分,有自励式和他励式。

(B)按DC/DC变换器的工作方式分:

  • 单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式等;

  • 降压型、升压型和升降压型等。

(C)按电路组成分,有谐振型和非谐振型。

(D)按控制方式分:

  • 脉冲宽度调制(PWM)式;

  • 脉冲频率调制(PFM)式;

  • PWM与PFM混合式。

(E)按电源是否隔离和反馈控制信号耦合方式分,有隔离式、非隔离式和变压器耦合式、光电耦合式等。

最后,笔者留下一段爱业者的心痛感言:经过了上述“看舌头、把脉、听心音、做CT和心电图”的详细分析和确诊,病症、病因、病理都明白透彻了。那么,接下来就剩下医治用药,智能疏散行业需要“速效救心丸”!寄望行业主管部门能尽早完善“药典”,尽快给予“下重药”医治。笔者明年再来看看这个“亚健康”配件产品的复诊记录。

附:开关电源的电能转换效率概述

在智能疏散行业,开关电源是集中电源和集控型应急照明配电箱的关键配件之一。电能转换效率(即能效)是决定集中电源(或集控型应急照明配电箱)的耐用性(故障率)、节能性、使用寿命等的关键性能参数。

①300W以上能效低于90%者,其DC-DC功率器件(MOS管等)发热比较高,低于85%者其功率器件发热更大(特别差劣者)。一般来说,300W以上能效低于90%者需采取设计轴流风机对其电路板上的功率散热器散热。轴流风机的采用会导致轴流风机自身出现故障时(长期不间断运行)功率器件(尤其是MOS管)急剧升温而烧坏/炸裂出现故障。

另外,处在多灰层的环境中(集中电源和应急照明配电箱就是这种应用环境),轴流风机的使用会把周围过多的灰层带入机内的电路板上积压,一般会出现一两年内电路板的灰层积压就很厚。在春夏之交的空气潮湿季节,厚灰层吸湿甚至结露的电路板易发故障甚至引发短路烧毁。因此,能效低于87%者的开关电源,在多灰层环境条件下,故障率很高,寿命较短,一般只有2~3年的正常使用寿命,这主要是其特定的多灰尘应用环境和低劣开关电源性能造成的。此外,低劣的开关电源产品其输入端整流产生的高次谐波一般也很高,多数也没谐波隔离设计(成本因素),谐波大量反馈到用户端电网也会对供电内网产生一定有害影响(主要是对用户端机房的通讯设备、服务器等高端、精密、贵重设备的正常运行以及使用寿命造成影响和损害)。

②能效在90%以上者,其功率器件发热相对较小,电路板上的功率器件可以依靠设计大块头铝栅散热器来实现自冷散热。但在多灰层的环境时间长了,铝栅上覆盖的厚灰层也会影响了其散热性能。因此,其因多灰层环境而产生故障率相对也高一些。

③能效大于95%以上者,其功率器件发热很小,电路板上的功率器件一般依靠设计小铝片与机柜冷轧钢板的壳体一侧无缝贴接,依靠柜体(500W以上较大功率者)或单元小壳体(小功率型号)的冷轧钢板来自冷散热,其因多灰层环境而产品的故障率相对就很低。因此,能效大于95%以上者的开关电源,在多灰层环境条件下,故障率较低,寿命长,一般有6~8年甚至更长的使用寿命。另外,其输入端整流电路产生谐波一般也很小,而且正规厂商一般都有谐波隔离设计措施,对供电电网产生谐波污染的不利影响很小。

能效的高低一般决定于三个因素:输出电压等级、功率器件种类的选择、变流电路的设计类型。

1)输出电压(及功率)等级:极低压类型的能效比较低,一般在60%以下(譬如手机充电器等),A型集中电源(或应急照明配电箱)一般为低压的36VDC或24VDC中功率类型(输出功率100~800W),能效在80%~95%之间。中功率开关电源一般在85%以上(个别特别低劣者在80~85%之间),具体决定于后两个因素的设计。(注:低于100W称为小功率是市场的习惯分类叫法。直流电源包括开关电源和线性电源;线性电源的能效一般只有60%左右,价格低,在智能疏散的四线制灯具回路中部分厂商有所采用)

2)功率器件种类的选择:性能优越的中功率开关电源多采用高效的IGBT功率管做变流设计(包括AC-DC整流、中段DC-DC变流或后段直流配电环节),再结合PFC功率因数自行调节的电路设计,输入端的电能利用率高,一些正规大品牌产品的输入功率因素高达0.99。而一些智能疏散厂商的开关电源产品更多采用的是桥堆整流和MOS管变流方式,MOS优点是价格便宜、高频特性好(更适合20KHZ以上应用场所);缺点是导通电阻大,在高压/大电流场合功耗较大/发热大/能效低,器件容易坏(即炸管);MOSFET(MOS)常见的损坏原因就是过压损坏、过流损坏或者过热损坏,不常见的损坏原因有因MOSFET驱动不良而损坏。而IGBT在较大功率场合下表现卓越,其导通电阻小,大电流特性好,耐压高/不易炸管,但价格相对较贵。MOSFET多应用于一般通用开关电源、高频感应加热、高频逆变焊机等高频电源领域;IGBT集中应用于高端专用开关电源、逆变器、变频器、电镀电解电源、电焊机等领域。

3)变流电路的设计类型:BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK-BOOST三种变流电路,也决定了开关电源输出电压的类型。BUCK一般为降压型,BOOST为升压电路设计(譬如由12VDC蓄电池升压为36VDC电源输出)、BUCK-BOOST一般设计于高/低压混合输出的中段变流环节(譬如DC36V/216V输出)。随着变流环节的增多,同等功率的开关电源其能效逐步递减:BUCK>BOOST>BUCK-BOOST。

因此:

A)BUCK优秀者的能效可以做到0.95甚至更高,而BOOST、BUCK-BOOST就比较难。

B)BUCK优秀者可以设计为自冷散热方式,而BOOST、BUCK-BOOST的较大功率者往往需要再加设轴流风机来散热。

(备注:1、本文中的智能疏散是行业销售端的简便俗称,特指集电集控型应急照明和疏散指示系统。2本文中的诸如开关电源“100W”型号也是销售端的俗称,一般指该产品额定容量0.1KVA)


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青松愉快2022-08-10 08:21:22
集中控制型的电源一定要保证质量!否则会造成严重的后果。
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舒朗2022-08-08 19:32:11
现在的消防产品市场鱼龙混杂,啥质量的都有,亟待规范管理!
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看海2022-08-08 15:54:49
功率减配,性能低配、以小充大、依次充好、可靠性因此大大降低~
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陈波2022-08-08 15:52:48
防爆应急疏散灯用3C认证吗?
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折耳根2022-08-08 13:40:43
小马拉大车,劣币驱逐良币…………
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