開關(guān)電源模塊常用的散熱方式
1、自然冷卻(是指通過空氣的自然流動散熱)
自然冷卻方式是開關(guān)電源早期的傳統(tǒng)冷卻方式,這種方式主要是依靠自然的空氣流動,通過空氣的傳導(dǎo)式散熱。換熱量Q=KA△t(K換熱系數(shù),A換熱面積,△t溫度差)。當(dāng)整流器輸出功率增大時,其功率元件的溫度會上升,△t溫度差也增加,所以當(dāng)整流器A換熱面積足夠時,其散熱是沒有時間滯后,功率元件的溫差小,其熱應(yīng)力與熱沖擊小。但這種方式的主要缺點就是散熱片體積和重量大。變壓器的繞制為盡可能降低溫升,防止溫度的上升影響其工作性能,所以其材料選擇的裕量較大,變壓器的體積和重量也大。整流器的材料成本高,維護(hù)更換不方便。由于其對環(huán)境的潔凈度要求不高,目前對于小容量通信電源,在些小型專業(yè)通信網(wǎng)還有部分應(yīng)用,如電力、石油、廣電、軍隊、水利、國安、公安等。
2、風(fēng)扇冷卻 (也叫強(qiáng)制風(fēng)冷/通風(fēng))
隨著風(fēng)扇制造技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)扇的工作穩(wěn)定性和使用壽命有較大的進(jìn)步,其平均無故障時間是5萬小時。
采用風(fēng)扇散熱后可以減去笨重的散熱器,使得整流器的體積和重量大大改善,原材料成本也大大降低。隨市場競爭的加劇,市場價格的下滑,這種技術(shù)已成為當(dāng)前的主要潮流。
這種方式的主要缺點是風(fēng)扇的平均無故障時間較整流器10萬小時時間短,若風(fēng)扇故障后對電源的故障率影響大。所以為保證風(fēng)扇的使用壽命,風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是隨設(shè)備內(nèi)的溫度變化而變化的。其散熱量Q=Km△t(K換熱系數(shù),m換熱空氣質(zhì)量,△t溫度差)。m換熱空氣質(zhì)量是和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速相關(guān),當(dāng)整流器輸出功率增大時,其功率元件的溫度會上升,而功率元件溫度的變化到整流器能將這種變化檢測到,再到增加風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速以加強(qiáng)散熱,在時間上是有很大滯后的。如果負(fù)載經(jīng)常突變,或者市電輸入波動大,就會造成功率元件出現(xiàn)快速的冷熱變化,這種突變的半導(dǎo)體溫度差產(chǎn)生的熱應(yīng)力與熱沖擊,會導(dǎo)致元件的不同材料部分產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。使之過早失效。
3、風(fēng)扇和自然冷卻相結(jié)合
由于環(huán)境溫度的變化和負(fù)載的變化,電源工作時的耗散熱能,采用風(fēng)扇和自然冷卻方式相結(jié)合可以更快的將熱能散發(fā)出去。這種方式在增加風(fēng)扇散熱的同時,可以減少散熱器面積,使得功率元件工作在相對穩(wěn)定的溫度場條件下,使用壽命不會因為外部條件變換受影響。這樣不僅克服純風(fēng)扇冷卻對的功率元件散熱調(diào)節(jié)滯后的缺點,也了避免風(fēng)扇使用壽命低影響整流器的整體可靠性。尤其在機(jī)房的環(huán)境溫度很不穩(wěn)定的情況下,采用風(fēng)冷和自冷相結(jié)合的冷卻技術(shù)具有更好的冷卻性能。這種方式整流器的材料成本在純風(fēng)扇冷去和自然冷卻兩種方式之間,重量低,維護(hù)方便。
尤其在采用智能風(fēng)冷和自冷技術(shù)時,可以讓整流器在低負(fù)載工作條件下,模塊溫升小,模塊風(fēng)扇處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在高負(fù)載工作條件下,模塊升溫。模塊升溫超過55℃。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨溫度變化線性增長。風(fēng)扇故障在位檢測,風(fēng)扇故障后,風(fēng)扇故障限流輸出,同時故障報警。由于風(fēng)扇運轉(zhuǎn)數(shù)度與負(fù)載大小相關(guān),使得風(fēng)扇的使用壽命比純風(fēng)冷時要長,其可靠性也大大提高。
通信開關(guān)電源采用風(fēng)扇和自然冷卻相結(jié)合的冷卻方式,既能在環(huán)境溫度高的情況下,有效的降低整流器內(nèi)部的工作溫度,延長器件使用壽命,又能在環(huán)境溫度低及負(fù)載低的情況下,整流器的風(fēng)扇降低轉(zhuǎn)速工作,延長風(fēng)扇的使用壽命。采用散熱器散熱,其器件間距及爬電距離可相對較遠(yuǎn),在高濕度的情況下,安全性能高。整流器體積較小、重量較輕,使維護(hù)工作變得輕松。
為COSEL保證通信開關(guān)電源的整流器的可靠穩(wěn)定工作,減少其工作溫升是一項關(guān)鍵技術(shù)。采用智能風(fēng)冷和自冷相結(jié)合技術(shù)。具有對環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng),使用壽命長,可靠穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)勢。
4、熱傳導(dǎo)(散熱片散熱)
這種散熱方式是指通過一些導(dǎo)熱性能良好的金屬制品來傳導(dǎo)散熱,普遍用的較多的都是鋁合金散熱器,做成槽狀的外型,增加與空氣的接觸面積。目前,在使用電源模塊時基本都要使用這種散熱方式,特別是大功率的電源模塊必須要加散熱片。大功率的電源模塊一般都是灌封好的并帶鋁基板,散熱片一般都是緊貼著鋁基板來安裝。
而開關(guān)電源,因為沒有鋁基板沒法安裝大的散熱片,大多都是采用風(fēng)冷的方式來散熱,但是大功率的開關(guān)電源,也會在發(fā)熱量大的功率器件周圍布置一些鋁合金散熱器來傳導(dǎo)散熱,像變壓器的旁邊,大電容的旁邊,MOS管的旁邊等。
有些時候,散熱片也會與風(fēng)扇配合起來使用,特別是在應(yīng)用超大功率的電源,因為功率大散熱量高的時候。
自然冷卻方式是開關(guān)電源早期的傳統(tǒng)冷卻方式,這種方式主要是依靠自然的空氣流動,通過空氣的傳導(dǎo)式散熱。換熱量Q=KA△t(K換熱系數(shù),A換熱面積,△t溫度差)。當(dāng)整流器輸出功率增大時,其功率元件的溫度會上升,△t溫度差也增加,所以當(dāng)整流器A換熱面積足夠時,其散熱是沒有時間滯后,功率元件的溫差小,其熱應(yīng)力與熱沖擊小。但這種方式的主要缺點就是散熱片體積和重量大。變壓器的繞制為盡可能降低溫升,防止溫度的上升影響其工作性能,所以其材料選擇的裕量較大,變壓器的體積和重量也大。整流器的材料成本高,維護(hù)更換不方便。由于其對環(huán)境的潔凈度要求不高,目前對于小容量通信電源,在些小型專業(yè)通信網(wǎng)還有部分應(yīng)用,如電力、石油、廣電、軍隊、水利、國安、公安等。
2、風(fēng)扇冷卻 (也叫強(qiáng)制風(fēng)冷/通風(fēng))
隨著風(fēng)扇制造技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)扇的工作穩(wěn)定性和使用壽命有較大的進(jìn)步,其平均無故障時間是5萬小時。
采用風(fēng)扇散熱后可以減去笨重的散熱器,使得整流器的體積和重量大大改善,原材料成本也大大降低。隨市場競爭的加劇,市場價格的下滑,這種技術(shù)已成為當(dāng)前的主要潮流。
這種方式的主要缺點是風(fēng)扇的平均無故障時間較整流器10萬小時時間短,若風(fēng)扇故障后對電源的故障率影響大。所以為保證風(fēng)扇的使用壽命,風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是隨設(shè)備內(nèi)的溫度變化而變化的。其散熱量Q=Km△t(K換熱系數(shù),m換熱空氣質(zhì)量,△t溫度差)。m換熱空氣質(zhì)量是和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速相關(guān),當(dāng)整流器輸出功率增大時,其功率元件的溫度會上升,而功率元件溫度的變化到整流器能將這種變化檢測到,再到增加風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速以加強(qiáng)散熱,在時間上是有很大滯后的。如果負(fù)載經(jīng)常突變,或者市電輸入波動大,就會造成功率元件出現(xiàn)快速的冷熱變化,這種突變的半導(dǎo)體溫度差產(chǎn)生的熱應(yīng)力與熱沖擊,會導(dǎo)致元件的不同材料部分產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。使之過早失效。
3、風(fēng)扇和自然冷卻相結(jié)合
由于環(huán)境溫度的變化和負(fù)載的變化,電源工作時的耗散熱能,采用風(fēng)扇和自然冷卻方式相結(jié)合可以更快的將熱能散發(fā)出去。這種方式在增加風(fēng)扇散熱的同時,可以減少散熱器面積,使得功率元件工作在相對穩(wěn)定的溫度場條件下,使用壽命不會因為外部條件變換受影響。這樣不僅克服純風(fēng)扇冷卻對的功率元件散熱調(diào)節(jié)滯后的缺點,也了避免風(fēng)扇使用壽命低影響整流器的整體可靠性。尤其在機(jī)房的環(huán)境溫度很不穩(wěn)定的情況下,采用風(fēng)冷和自冷相結(jié)合的冷卻技術(shù)具有更好的冷卻性能。這種方式整流器的材料成本在純風(fēng)扇冷去和自然冷卻兩種方式之間,重量低,維護(hù)方便。
尤其在采用智能風(fēng)冷和自冷技術(shù)時,可以讓整流器在低負(fù)載工作條件下,模塊溫升小,模塊風(fēng)扇處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在高負(fù)載工作條件下,模塊升溫。模塊升溫超過55℃。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨溫度變化線性增長。風(fēng)扇故障在位檢測,風(fēng)扇故障后,風(fēng)扇故障限流輸出,同時故障報警。由于風(fēng)扇運轉(zhuǎn)數(shù)度與負(fù)載大小相關(guān),使得風(fēng)扇的使用壽命比純風(fēng)冷時要長,其可靠性也大大提高。
通信開關(guān)電源采用風(fēng)扇和自然冷卻相結(jié)合的冷卻方式,既能在環(huán)境溫度高的情況下,有效的降低整流器內(nèi)部的工作溫度,延長器件使用壽命,又能在環(huán)境溫度低及負(fù)載低的情況下,整流器的風(fēng)扇降低轉(zhuǎn)速工作,延長風(fēng)扇的使用壽命。采用散熱器散熱,其器件間距及爬電距離可相對較遠(yuǎn),在高濕度的情況下,安全性能高。整流器體積較小、重量較輕,使維護(hù)工作變得輕松。
為COSEL保證通信開關(guān)電源的整流器的可靠穩(wěn)定工作,減少其工作溫升是一項關(guān)鍵技術(shù)。采用智能風(fēng)冷和自冷相結(jié)合技術(shù)。具有對環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng),使用壽命長,可靠穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)勢。
4、熱傳導(dǎo)(散熱片散熱)
這種散熱方式是指通過一些導(dǎo)熱性能良好的金屬制品來傳導(dǎo)散熱,普遍用的較多的都是鋁合金散熱器,做成槽狀的外型,增加與空氣的接觸面積。目前,在使用電源模塊時基本都要使用這種散熱方式,特別是大功率的電源模塊必須要加散熱片。大功率的電源模塊一般都是灌封好的并帶鋁基板,散熱片一般都是緊貼著鋁基板來安裝。
而開關(guān)電源,因為沒有鋁基板沒法安裝大的散熱片,大多都是采用風(fēng)冷的方式來散熱,但是大功率的開關(guān)電源,也會在發(fā)熱量大的功率器件周圍布置一些鋁合金散熱器來傳導(dǎo)散熱,像變壓器的旁邊,大電容的旁邊,MOS管的旁邊等。
有些時候,散熱片也會與風(fēng)扇配合起來使用,特別是在應(yīng)用超大功率的電源,因為功率大散熱量高的時候。
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