为项目选择交流/直流电源时，您面临的任务既简单又复杂。当然，您需要选择具有合适输出电压和电流额定值以及正确输入电压范围的电源。这确实是最简单的部分。
但还有其他问题需要考虑。您将使用哪种分布式电源拓扑结构？电源的散热和安装/位置选择有哪些？
我们不打算讨论AC/DC转换器的内部拓扑结构。虽然有一些众所周知的设计方法，但对用户而言，电源必须被视为一个“黑盒”，只关注其输入、输出和性能特性。.
分配拓扑：
如果您只需要一个单路直流电源，从交流电源为一块印刷电路板供电，情况就相对简单。例如，您可能需要为一块中等尺寸的电路板提供 12VDC、20A（标称 240W）的电源，任何额外的功率需求都可以在电路板上本地处理。在这种情况下，您可以忽略散热问题，直接进入散热设计。
然而，许多应用需要在两块或多块电路板上提供相同的电压，或者需要不同的电压（当然，还有不同的电流）。此时，您可以选择一个大功率电源，或者几个小功率电源，如图 1 所示。
许多应用采用多级分布式电源技术，其中交流/直流电源为一个或多个中间总线转换器 (IBC) 供电，这些转换器再将交流/直流电源的直流电压转换为较低电压的直流电源轨。例如，每个 IBC 可以接收 48VDC 电压，并提供 12VDC、5VDC、3VDC 以及电路所需的其他电压，如图 2 所示。.
如果系统采用IBC（中间总线），则所需AC/DC转换器类型的选择就更加简单了。大多数设计中只有一个中间总线电压，例如48VDC或12VDC（一些更复杂的系统使用多个IBC电源轨）。因此，您可以集中精力寻找一个或多个AC/DC电源，以提供所需的中间电压和足够的电流。.
效率至上如今已成为热门话题，而且理由充分。
效率的提升并非仅仅因为听起来政治正确或高尚，而是因为它正在蓬勃发展。负载的效率和散热对设计和布局，以及运行成本和生命周期成本都有着重大影响。
多项监管标准对电源效率有最低要求，具体数值取决于电源的额定功率。好消息是，几乎所有来自认证供应商的电源都符合这些标准。然而，由于各国标准尚未完全统一，因此务必确保电源已获得其产品使用所在国家的认证。.
既然几乎所有交流/直流电源的效率都在 85% 到 95% 左右，为什么还要关注具体的数值呢？毕竟，如今的开关电源相比老式线性（非开关）电源 50% 到 60% 的效率来说，已经有了巨大的提升。.
原因如下：即使只有几个百分点的差距，也能在三个方面产生巨大影响。我们以一家拥有数百台老虎机的赌场为例：
首先，需要额外供电，这会增加总成本。
其次，电源产生的热量必须散发出去，这同样会增加成本。
最后，热量是电子产品的杀手，即使温度升高几度也会显著缩短电源的使用寿命，导致电源需要更换，增加人工成本，并且产品在数小时甚至更长时间内无法产生收益。
请注意，设计和制造均符合规范的电源，其平均故障间隔时间 (MTTF) 可达数十万小时。然而，温度升高 10°C 即可使 MTTF 减半。.
那么您应该怎么做呢？选择最符合您物料清单预算且效率最高的电源，同时也要考虑运行成本和生命周期成本。但要注意效率水平，因为在整个负载范围内，效率并非恒定不变。大多数供应商都会提供效率-负载曲线图，该图显示了电源从小负载（约 10%）到最大负载的性能。如图 3 所示，电源的峰值效率点通常在其最大额定电流的 85% 到 95% 左右。.
确定产品在负载曲线上的位置以及占空比，以便确定所需的效率以及更高效率带来的成本效益。例如，一款电源主要在中等负载 (50%) 下运行，效率为 85%，偶尔才会接近满载 (90%)，但效率高达 95%，其成本与一款在 90% 负载下效率略低（例如 93%）但大部分时间都在此负载下运行的电源截然不同。根据产品的工作模式，初始成本可能不值得，甚至可能毫无意义。.
同样，不要为了追求更高的效率和更长的使用寿命而选择功率过大的电源。例如，如果您需要一个能输出 400 瓦功率的电源，您可能会选择额定功率在 500 瓦左右的电源。您也可以选择 1000 瓦的电源，它的功率肯定远超您的实际需求。然而，它的效率会低于 500 瓦的电源，而且价格更高，运行成本也会更高。.
电源应该放在哪里？
电源的位置和方向是影响散热效果的重要因素。有些电源的设计和规格仅考虑自然对流散热，无需强制风冷；另一些则采用主动风冷（通常使用风扇，但有时也会使用散热单元）。其他被动散热技术包括散热片、热管和冷板；所有这些都会增加设计的成本和复杂性。
一般来说，强制风冷可以降低电源设计成本，但风扇的成本和可靠性也必须考虑在内。电源供应商会标明电源的风量（以立方英尺/分钟 (CFM) 为单位）和工作温度。.
无论采用被动散热还是主动散热，都必须考虑电源的位置和方向。大多数电源都有特定的安装方向，改变安装方向会导致发热组件和相邻组件的散热不足。如果您对电源的安装及其对性能的影响有任何疑问，应与供应商密切联系以获取更详细的信息。.
事实上，电源通常放置在空间宽敞的地方，周围环绕着众多设备，而且经常靠近其他发热元件，例如包含处理器或电机的印刷电路板。环境温度可能远高于预期，而这才是关键所在。因此，了解电源本身以外的系统散热情况以及散热途径至关重要。在制定散热策略或评估电源规格时，都需要考虑这一点。
接下来，我们来看看电源的电气规格。
分析完其他方面之后，就可以专注于电气规格了。首先，自然要从交流/直流转换器的交流部分入手，立即询问交流线路的额定值和电压。.
您的交流线路电压是只有 120 伏交流电、只有 220 伏交流电，还是需要用一个电源同时支持这两种电压？通常来说，支持单一交流电压范围的电源价格更低，但大多数电源的价格差异并不大。有些供应商甚至不提供支持单一电压范围的电源，因为设计、认证和交付两种类似的电源在物流方面会面临巨大的挑战。.
主要问题在于所需的线路电压容差。容差越大（例如 5%、10% 或更高），电源面临的挑战就越大，尤其是在需要以最低线路电压提供最大输出功率的情况下；需要注意的是，电源的额定电压范围可以涵盖 90 至 264 VAC。此外，由此产生的线路电压波动会使电源难以维持稳定的输出，即使负载保持不变。.
与大多数工程设计一样，这些“极端”运行情况需要仔细研究供应商的数据表，并观察最大/最小规格是否在最不利的条件下保持，还是仅在标称点上保持。.
关于直流部分，请查找所需的电压和相应的电流额定值。这方面没什么好说的；电源要么标明能够提供所需的电压和电流，要么不能。检查电源的输出稳压性能是否满足您的要求；这指的是电源在电流波动的情况下，仍能将额定输出保持在一定容差范围内的能力。
大多数供应商提供用于直流输出的螺丝端子，但也有标准连接器可供选择。螺丝端子可以降低连接线缆的成本，但会增加最终产品组装的工序，并且更容易出现接线错误。
其他需要检查的特性与法规遵从性相关。其中最重要的是效率；功率因数校正 (PFC)（线路电流随电压变化的程度）；安全问题，例如绝缘和故障模式；RoHS 指令（减少有害物质）；以及电磁干扰 (EMI)。请确认供应商符合适用的标准和认证，几乎所有供应商都符合（参见图 4，其中列出了代表性产品 N2Power XL375 系列的合规性要求）。.
如果情况并非如此，那就换一家供应商吧，因为如果电源不符合这些要求，你几乎无能为力，或者说根本不应该这么做。即使你能做些什么，也无法对维修进行认证，所以工程上的努力都将付诸东流。.
几乎所有电源，例如 N2Power XL375 系列（图 5），都集成了过压保护 (OVP)、输出电流限制、关断（完全短路）以及过热关断等标准保护功能。该电源可在收到指令、输入电源丢失或检测到过载或过温时自动关机，并向主机系统发出即将关机的警告，使其能够在断电前执行内部管理准备操作。.
最后，检查电源处理线路瞬态的能力。所有电源在一定程度上都能处理瞬态；当然，IEC瞬态测试波形是可以参考的。但由于附近的干扰负载（继电器、电机）、照明和其他因素，您的应用可能会受到更大的瞬态干扰。您可能需要在电源输入端之前的交流电源连接处使用低成本的无源元件来增加额外的瞬态保护。.
总之
，目前的交流/直流电源以其高效、紧凑、多功能和坚固耐用而著称，同时还融合了复杂的控制策略、算法和保护机制。此外，它们还符合各种性能和安全标准。首先，您需要确定所需的电源类型，以及在功能和物理方面达到何种程度后，才能进行下一步——寻找能够满足您需求和预算目标的特定型号供应商。
作者：
唐·诺尔斯，N2Power公司工程副总裁
