項目名稱： 勇電IP68大功率防水開關電源

申報單位： 杭州勇電照明有限公司

綜合介紹或申報理由：

　　300W輸出恒壓電源，防護等級IP68，可埋地下，功率因數0.99，高效率高達95%。高效、高功率因數防水靜音開關電源因防水、靜音、高效等優異的性能，可廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、數碼產品等。

主要技術參數：

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%

線型調整率：±0.5%

負載調整率：±2%

工作溫度：-40～+70℃

工作濕度：5～100%RH

平均無故障時間：159000小時

與國內外同類產品或同類技術的比較情況：

項目產品通過外部密封體全包裹一體化結構、澆鑄工藝設計，實現產品達到IP68防塵、防水等級；通過電子線路設計和微電腦數字控制，實現產品高效率、高功率因數等性能。產品具有適用環境范圍廣、使用壽命長、高效率、高功率因數等特點。在功率因數采用有源功率因素矯正，平均電流CCM控制方式上具有創新，技術處國內領先水平。

目前，開關電源市場廣闊，處于發展階段，國內外較多廠商在生產此產品，但是防塵、防水標準達到IP68水平的、高效率無風扇的較少。

本產品符合IP68防護等級高效率開關電源與國外同類產品比較，其技術性能的先進性主要體現在：
　　1、效率：本公司產品大于91%，同類產品達到80%左右，效率提高10%。
　　2、功率因數：本公司產品大于0.99；同類產品0.70，功率因數提高近30%。
　　3、防護等級：本公司產品達到IP68，同類產品IP67，高于同類產品。

技術及工藝創新要點：

1、技術及工藝的先進性和效果
　　(1)、電子線路和程序設計
　　1)、功率因數設計
　　功率因素產生的原因是由于電路中的電感和電容的存在，感性負載相位角超前，而容性負載相位角滯后，只有負載呈現純阻性負載的時候，功率因素才能達到。開關電源是一種非線性負載，其輸入電流會有許多的高次諧波成份。此情形會造成電力公司的困擾，因為無法靠加入電容器及電感器的方式補償高頻的諧波成份
　　大功率開關電源的功率因數校正，需要電感電流工作在連續狀態，峰值電流小，開關管電流有效值小，EMI濾波器體積小；能抑制開關噪聲；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，在輸入和負載之間加入一個有源功率因素矯正模塊，應用電流反饋技術使輸入電流波形跟蹤輸入交流正弦電壓波形，使電網輸入端電流波形逼近正弦，且和電網輸入電壓相位角相等。可得到很高的接近0.99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工作，體積重量小，輸出電壓可保持恒定。
　　2)、效率設計
　　以小型化和高效率為特點的開關電源，效率是其一個非常重要的指標。進一步的提高開關電源的效率，不管從能源角度還是從小型化和電源內部器件的溫升上都非常有意義。影響開關電源的效率，主要從以下幾個方面著手：
　　a.開關管的導通損耗。開關管的導通損耗主要與與開關管的結構和驅動的大小有關。
　　b.開關管交叉損耗。這也是限制開關電源高頻化，高密度化的重要因素，傳統拓撲的開關管在導通和關斷時，轉變過程中，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管的發熱，即使在負載很低的時候，這部分損耗也依然存在。如下圖：
　　(開通時，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D,S極間的高阻態打破，開始導通電流，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。
　　關斷時，G極放電，放到閥值時導通電阻開始增大，D,S極間的電壓開始慢慢上升，此時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。由于開關電源的二次側大部分都是低壓大電流，特別是較大輸出功率時，即使肖特基二極管的導通電壓很低，當流過的電流很大，比如20A,40A甚至更大時，在肖特基二極管上消耗的功率也會很大。
　　d.其他輔助線路損耗和器件損耗。
　　針對以上開關電源的主要損耗，我司電源除在原材料選擇上優化外，主要優化線路拓撲和結構，利用軟開關技術，使主控開關管工作在軟開關狀態，降低開關管的交叉損耗。
　　開通時，利用電路中的諧振網絡，在MOSFET開通前，先讓諧振電路產生反向的電流，反向電流從MOSFET的S極流向D極，讓MOSFET的體二極管導通，此時體二極管的壓降很低，趨于零電壓，在體二極管導通期間，給MOSFET驅動電壓，讓MOSFET導通，這樣就實現了零電壓開通的軟開關，開通期間電壓電流不出現交叉，消除開通期間的交叉損耗。
　　關斷時，利用諧振網絡使MOSFET上的導通電流慢慢減小，在電流小到趨于零電流時，去掉MOSFET的G極驅動電壓，讓MOSFET關斷，此時由于導通電流趨于零，電壓電流也不出現交叉，損耗降低。
　　降低二極管導通的損耗，特別是較大輸出功率時，二極管上消耗的功率會很大。為了降低整流線路二極管的導通損耗，本產品采用低內阻的MOSFET來替代肖特基二極管，選擇合適的內阻的MOSFET，讓大電流流過MOSFET時產生較小的導通壓降，在整流線路產生的導通損耗會下降到一個較低的程度。利用同步控制線路控制MOSFET工作在同步整流狀態，又會減少MOSFET的開關損耗。
　　(2)、開關電源一體化結構設計
　　常規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行密封形成保護。但此種結構產品由于電源外殼與硅膠的熱漲冷縮系數不同，容易造成燈殼與膠產生脫離，并且長期在高潮濕度或水里浸泡使用時會產生膠體溶脹導致出現滲水，不能達到完全長期防水而導致燈具失效和損壞。
　　本產品高效、高功率因數防水靜音開關電源采用外密封體全包裹一體化結構，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，外部密封體為一種材料。密封體有進線和出線，他們一部分密封在外部密封體內，一部分露出外部密封體，其材料都和密封體為同種材料。
　　(3)、開關電源澆鑄成型工藝
　　本項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，采用PLC控制的全自動高速填充、持續真空保壓、恒溫成型、對流式水冷卻、全自動循環風脫模的工藝流程。
　　填充階段采用高速填充模式，加大液態材料整體流動性，快速填充整個模腔，以提高產品的成型效率。
　　保壓階段通過對型腔內產品持續施加壓力，壓實熔體，增加封裝材料的密度(增密)，以補償封裝材料的收縮行為，使產品外觀達到要求。
　　恒溫成型需要保證整個型腔的溫度恒定，熔體受熱均勻，使產品外觀達到要求。
　　冷卻階段采用對流式水冷卻，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，以防止產品因殘余應力導致的松弛現象或脫模外力所造成的翹曲及變形。
　　脫模階段采用全自動循環風脫模的方式。使產品脫模時受力均勻，以保證產品質量，防止引起產品變形等缺陷。
　　
2、產品的主要創新點
　　(1)、采用反饋諧振全負載軟開關技術，實現主控開關管全負載軟開關，包括零電壓開通和零電流關斷，降低了開關管的損耗，實現效率的提升。
　　(2)、采用微電腦數字控制，實現模塊化生產，同時可以將控制信號和保護信號通過程序完成協調工作，實現效率的提升。
　　(3)、功率因數采用有源功率因素矯正，平均電流控制方式，固定頻率，電流反饋技術使輸入電流波形跟蹤輸入交流正弦電壓波形，使電網輸入端電流波形逼近正弦，且和電網輸入電壓相位角相等，達到0.99的功率因素。

實際運用案例和用戶評價意見：

無

獲獎、專利情況：

科技查新報告編號：201633B2110952；

實用新型專利 專利號：201720857297.2；

申報單位介紹：

　　杭州勇電照明有限公司坐落于國家級經濟開發區——杭州余杭經濟開發區，是一家集研發、生產和銷售于一體的服務型生產企業，本公司有“勇電”品牌和“歐格”品牌系列戶外LED產品。
　　公司在國內市場成立了北京、上海、杭州、濟南、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。公司產品已銷往美國、法國、俄羅斯、英國、澳大利亞、阿聯酋、沙特、臺灣和澳門等60多個國家和地區。
　　公司通過了ISO9001：2008質量管理體系認證，擁有完全自主知識產權的LED二次封裝技術，產品獲得UL、CE、FCC、SASO等國際認證。
　　勇電照明以其高品質的產品、領先的技術、卓越的經營理念、完備的售前售后服務已成為國內照明行業的知名品牌，近年正快速走向世界，努力爭創全球戶外LED知名品牌。

產品圖片：