限功率电源(LPS)要求一览

2018年7月10日 作者:Bruce Rose

限功率电源(LPS)要求一览

监管机构已创建符合各套规格的众多电源标识。LPS(限功率电源)要求在IEC 60950‑1标准中已作规定。此类要求可用于界定最高电压、电流和电容相对较低的电源。LPS电源为客户带来的优势在于,系统安装方在布线和实地安装LPS认证电源供电的负载时,只需遵守相对宽松的要求即可。了解LPS电源的基础规格,有助于理解为什么有些电源是合格的LPS,而有些却不是。

业内公认,能作为合格LPS的电源都不会引起触电或火灾,因为它们向负载输送的输出电流和电压均有限制。以下总结了被认证为固有电源输送限制型LPS的电源的规格:

VA = 伏特 * 安培
Voc = 开路输出电压(空载)

  • 小于等于30 Vdc的直流电压或小于等于30 VACrms的基本正弦交流电压
    • 最大短路电流为8 A
    • 最大VA为100
    • 最大标记输出功率额定值为5 A * Voc
    • 最大标记输出电流额定值为5 A
  • 纹波大于峰值10%的直流电压和非正弦交流电压
    • 最高电压峰值为42.4 V
    • 最大短路电流为8 A
    • 最大VA为100
    • 最大标记输出功率额定值为5 A * Voc
    • 最大标记输出电流额定值为5 A
  • 大于30 Vdc且小于等于60 Vdc的直流电压
    • 最大短路电流为150 VA/Voc
    • 最大VA为100
    • 最大标记输出功率额定值为100 VA
    • 最大标记输出电流额定值为100 VA/Voc

下图也描述了具备固有功率输送限制的LPS电源的特征。

描述具备固有功率输送限制的LPS电源特征的图表

A) Imax和Isc
B) Imax限于100 VA
C) Isc限于8 A
D) Isc限于150/Voc

固有限功率电源有三种方法可以运用,确保符合上文规定的限制范围。

固有功率限制

此类电路内部组件无法输送超限功率,因而无需为了确保限功率输送能力,而另行考虑其他设计因素。限制功率输送能力的组件的一个典型示例就是隔离变压器的绕组电阻。在设计合理的电源中,限制功率输送能力的组件在作为功率输送限制因素时不会损坏。

执行功率限制的线性或非线性阻抗

可将传统电阻或PTC电阻形式的阻抗与电源线串联,用于限制电源的功率输送能力。传统电阻虽然容易实施,但由于电阻的功率耗散会导致电源转换效率降低,因而很少用于这种用途。使用PTC电阻同样便于实施,并且在正常运行时还降低了相关功率损耗。

采用调节网络执行功率限制

这种方法所需的集成电路成本低且供货广,因而在现代电源领域很常用。然而在进行电源设计和测试时必须谨慎,要确保无论是在正常运行条件下,还是在出现个别故障时,都要保持规定的限制范围。

采用器件限制输送至负载的电流

带有外接电流限制器件的电源即便不含上述三种限制功率输送的方法中的任何一种,也可归类为LPS。电源只要采用过流保护器件(即熔丝或断路器)适度限制供给负载的电流,即可被认证为符合LPS要求。电流限制器件必须为熔丝,或不可调节、不可自动重置的机电器件(即断路器)。熔丝或断路器必须在电流等于规定电流的210%时,在120秒之内断开电路。以下总结了被认证为非固有电源输送限制型LPS的电源的规格:

  • ≤ 20 Vdc的直流电压和≤ 20 VACrms的基本正弦交流电压
    • 短路电流必须小于1,000 VA/Voc
    • 过流保护器件的电流额定值必须≤ 5 A
    • 最大VA必须≤ 250
    • 最大标记输出功率额定值为5 A * Vmax
    • 最大标记输出电流额定值为5 A
  • > 20 Vdc且≤ 60 Vdc的直流电压,和> 20 VACrms且≤ 30 VACrms的基本正弦交流电压
    • Dc voltages with ripple greater than 10% of the peak and non-sinusoidal ac voltages must have Vp ≤ 42.4 V
    • 短路电流必须小于1,000 VA/Voc
    • 过流保护器件的电流额定值必须≤ 100 VA/Voc
    • 最大VA必须≤ 250
    • 最大标记输出功率额定值为100 VA
    • 最大标记输出电流额定值为100 VA/Vmax

下图描述了具备电流限制器件的LPS电源的特征。

描述具备电流限制器件的LPS电源特征的图表

A) 电流限制器件将电流限制到5 A
B) 电流限制器件将功率限制到100 VA
C) 不用电流限制器件时的最大电流限制到1000 VA/Voc
D) 不用电流限制器件时的最大功率限制到250 VA

LPS认证和贴标

通常会在电源的认证机构(CB)方案报告中注明符合LPS标准,并附有UL、CSA或TUV等安全机构执行的测试结果。尽管CUI提供的多数LPS合格型号都带有如下所示的LPS标志,但并不强制规定在电源标签标记“LPS”。

显示LPS标志的电源标签范例(注意:不强制规定标记LPS并且标记外观可能各不相同)
显示LPS标志的电源标签范例(注意:不强制规定标记LPS并且标记外观可能各不相同)

结论

LPS电源特征的介绍可能较为简单直白(也许在阅读材料中不受欢迎),而熟悉规格之后也可以创作简单直白的系统设计(通常都迫切希望系统设计如此)。

有用资源

查看CUI所有符合LPS标准的电源
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Bruce Rose

Bruce Rose

首席应用设计师

Bruce Rose在电子产品行业从事多年设计、销售和营销工作,主要致力于模拟电路和功率输送领域。他的工作经验涉及组织和主持国际研讨会、在超过40个技术大会和期刊中出版文章和发表演讲,并且获得了七项专利。Bruce不仅享受工作,更加享受与家人共度远足、骑行和玩皮划艇的美妙时光,同时还热衷于各种规模和型号的航空器。

 
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