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安装开放式和U通道电源时，工程师必须警惕安全，电磁兼容和热管理因素。
通常，电源是在该行业称为开放式格式的情况下提供的。开放式框架通常描述了仅PCB的构造，组件电源旨在安装到最终设备应用程序中，该应用程序为整个产品提供了外壳(Fig. 1)。
1.如图所示，通常在开放式框架中提供电源，以依靠最终应用程序提供合适的外壳，以为PCB提供额外的安全性和EMC保护。
另一个常见的格式为integ电力供应ration into end equipment is the U channel, where the power-supply PCB is installed in a U-shaped, usually aluminum, chassis that’s often used as a part of the thermal management of the power semiconductors(Fig. 2)。它还为设备制造商提供了多个修复选项，以将电源安装到最终组件中。
2.开放式电源的替代方案是U通道，在没有盖子（a）或一个（b）的情况下提供。这种类型的外壳可以提供一些热导率，以及其他EMC保护和增加的安装选项。
安装开放式和U通道电源时有几个注意事项。主要是，它们与安全性，电磁兼容性（EMC）和热管理有关，所有这些都在本文中进行了讨论。
另一个重要的考虑因素是与数据表格标题电源等级相比，电源的详细规范，尤其是在温度和输入电压降低方面。最好的产品将额定功率保持在50°C的环境温度，并降低到90-V AC输入。一些产品在低线上宣传了头条电源评级，最多可降低20％，并在低至40°C的环境温度下延长可用功率，这可能使这些产品不适合最终应用。
安全
将开放式电源供应安装到设备外壳中时，有必要观察到所需的爬路和间隙距离设备围墙的距离(Fig. 3)。在I类系统中，这将意味着确保任何接地金属部分和电源的任何主要部分之间的3或4毫米，具体取决于最终应用是工业还是医疗。这可能需要在功率组件周围使用绝缘体。
3. By consulting the mechanical drawing of an open-frame power supply, engineers can assess the best way to mount the supply in the end-application and determine where to attach the ground connections needed to comply with safety regulations. This is often made using one of the mounting holes, but it may be necessary to connect several earth points, which can have implications.
在使用I类电源时，与电源的安全地面连接是电气安全系统不可或缺的一部分，必须牢固地连接到设备安全地面。通常可以通过安装孔之一，通过交流输入连接器或通过Power-Supply PCB上的Poston式选项卡提供此连接。可能会与所需的组装有多种接地的联系，这会影响电气排放和敏感性性能（稍后讨论）。
When employing a class II power supply, the creepage and clearance distances may be required to be larger in metal enclosures. However, the equipment enclosure often is non-conductive with these units.
U通道结构可以简化围绕安全性的问题，因为U通道底盘连接到供应的安全地面，并且可以直接与设备封闭式粘合到设备附件（图4）。该设计符合PCB和周围U通道之间安全间隙的要求。但是，U通道的末端和组件的顶部通常仍然打开；因此，必须在这些区域进行注意，以确保足够的爬行和间隙距离。
4. Mounting points in a U-chassis power supply, as shown in this mechanical drawing, can also provide multiple grounding points. This simplifies installation and can improve EMC performance.
U通道结构具有易于处理和易于安装的其他好处。U底盘提供了更坚固的结构，并结合了安装程序使用的螺纹安装孔，将安装硬件减少到简单的螺丝固定。必须注意观察任何最大的螺钉插入深度，以保持安全轨迹和间隙距离。
Another U-channel construction benefit is the potential for additional cooling of the power components by conduction cooling to the equipment enclosure. This reduces both the temperature of the bonded components and, consequently, the general temperature within the U channel construction.
开放式设备和U通道电源都包括一个或有时是针对医疗设备应用程序，输入保险丝的产品。此类保险丝也是整个产品安全系统设计不可或缺的一部分，并在发生灾难性失败的情况下防止火灾危险。这种保险丝通常是永久安装在电源中的，而不是为更换而设计的 - 清除保险丝的唯一原因是由于电力供应组件的故障。
Both constructions require input cabling, but the end equipment also needs additional fusing to protect against potential fire hazard issues created by the incorporation of connectors, indicators, switches, and the cabling itself.
Output cables must be sized to accommodate the maximum power capability of the power supply. This includes the maximum tolerances for its overload protection specification to ensure safe operation in the event of a fault in the equipment.
There are also thermal considerations, as some safety-critical components have a maximum temperature rating. This is discussed in more detail under thermal management.
电磁兼容性（EMC）
Open-frame power supplies normally require two and sometimes three mounting points to be connected to ground. As discussed above, in a class I system, one of these connections—located on the input side of the assembly—is typically required for safety ground.
这种连接还将线路连接到地面和中性，并将其连接到地面公共模式过滤器电容器，也称为Y电容器。这些电容器与电源组件中的共同模式电感器结合起来，以减轻与电源电源阶段电压快速变化相关的噪声。另一个或其他通常位于次要的一侧，并将输出公共模式过滤器电容器连接到地面。滤波器的差分元素旨在减弱与电流快速变化相关的噪声，其中包含在线路和中性连接中的供应中。
输出通用模式电容器是电源EMC性能不可或缺的，必须连接以获得最佳EMC性能。如果设备使用金属外壳，这很少是一个问题。在塑料外壳中，无论是在I类或II类配置中，都必须制定其他规定以确保EMC合规性连接在一起。如下示例中，通常在功率供应数据表中识别需要连接到地面或共同接地的点。
The optimal way to connect these points is by mounting the open-frame supply on a metal plate. It needn’t be connected to anything else, but provides a low impedance path with low parasitic elements for the filter capacitors to be connected. When this type of mounting is impractical, other methods must be employed to connect these mounting points, such as a multi-strand cable.
在U通道结构中，所有接地连接都是在U通道外壳内建立的，从EMC的角度简化了电源的安装。通过多个固定点从U通道底盘到设备外壳的良好电粘结也是有益的，可以最大程度地减少寄生元素。
在这两种情况下，输入电缆和输出电缆都应保持良好的分开，并避免与开放组件的紧密接近。这是为了避免从开关组件和电源中引起的电源中的磁化组件的辐射潜在问题，从而为最终设备引起了电势和辐射排放问题。
热管理
开放式电源供应在对流冷却，力空气冷却或两者两者时可能具有电源等级。就U通道供应而言，使用设备封闭或外部散热器进行进一步冷却组件的传导冷却等级。
The mounting position, orientation, available surrounding space, applied load, and surrounding parts, along with any system air cooling, are unique to each application. It’s important to check the operating temperature of key components within the power-supply assembly once installed to ensure that the safety-critical components don’t exceed their maximum ratings as specified in the safety-approval reports, and that it doesn’t impair the reliability and service life of the supply.
5.选择电源时，重要的是要观察最大额定工作温度并将其与应用程序的热性能进行比较。它可能会突出电源的最佳位置，或指示需要额外的冷却。
开放式框架和U通道电源的数据表都应集成到最终设备中，通常识别关键安全组件及其最高温度额定值 - 这些供应从一种供应到另一个供应，取决于所用的绝缘系统类别（图5）。此外，它们通常根据关键电解电容器的温度提供估计的使用寿命曲线，这是电源内唯一具有磨损机构的部分。
Service life predictions are based on the electrolytic capacitor design lifetime at its maximum temperature rating and the average temperature experienced in the end application over its mission profile. Clearly the maximum temperature rating can’t be exceeded under any circumstances or extremes of operation.
所有电解电容器的寿命计算均基于Arrhenius方程，其中反应速率是一半，因此寿命每10°C的温度降低每增加一倍。因此，这是整个最终应用程序的服务寿命或服务间隔中的关键要素。
Lifetime calculations undertaken by the power-supply manufacturer will include elements based on the applied ripple current. However, this is impractical in the finished power-supply assembly. Therefore, a good indication of service life can be determined by measurement of the component case temperature and application of the Arrhenius equation to the specified temperature and design lifetime.
加里·博科克（Gary Bocock）, Technical Director atXP Power，是合格的电子工程师，也是工程技术机构（MIET）的成员。他在电力供应行业工作了30年，从事设计，开发，应用和管理角色。他在XP工作了20多年，并从事各种工程和管理工作。
