開(kāi)關(guān)電源模塊常用的散熱方式

1、自然冷卻(是指通過(guò)空氣的自然流動(dòng)散熱)
 
自然冷卻方式是開(kāi)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(dòng),通過(guò)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(shí),其功率元件的溫度會(huì)上升,△t溫度差也增加,所以當(dāng)整流器A換熱面積足夠時(shí),其散熱是沒(méi)有時(shí)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(diǎn)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(duì)環(huán)境的潔凈度要求不高,目前對(duì)于小容量通信電源,在些小型專(zhuān)業(yè)通信網(wǎng)還有部分應(yīng)用,如電力、石油、廣電、軍隊(duì)、水利、國(guó)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(wú)故障時(shí)間是5萬(wàn)小時(shí)。
 
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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,市場(chǎng)價(jià)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(diǎn)是風(fēng)扇的平均無(wú)故障時(shí)間較整流器10萬(wàn)小時(shí)時(shí)間短,若風(fēng)扇故障后對(duì)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(shí),其功率元件的溫度會(huì)上升,而功率元件溫度的變化到整流器能將這種變化檢測(cè)到,再到增加風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速以加強(qiáng)散熱,在時(shí)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(dòng)大,就會(huì)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(huì)導(dǎo)致元件的不同材料部分產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。使之過(guò)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(shí)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(shí),可以減少散熱器面積,使得功率元件工作在相對(duì)穩(wěn)定的溫度場(chǎng)條件下,使用壽命不會(huì)因?yàn)橥獠織l件變換受影響。這樣不僅克服純風(fēng)扇冷卻對(duì)的功率元件散熱調(diào)節(jié)滯后的缺點(diǎn),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(shí),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(yùn)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(guò)55℃。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨溫度變化線性增長(zhǎng)。風(fēng)扇故障在位檢測(cè),風(fēng)扇故障后,風(fēng)扇故障限流輸出,同時(shí)故障報(bào)警。由于風(fēng)扇運(yùn)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(shí)要長(zhǎng),其可靠性也大大提高。
 
通信開(kāi)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(kāi)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(xiàng)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(duì)環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng),使用壽命長(zhǎng),可靠穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
 
4、熱傳導(dǎo)(散熱片散熱)
 
這種散熱方式是指通過(guò)一些導(dǎo)熱性能良好的金屬制品來(lái)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(shí)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(lái)安裝。
開(kāi)關(guān)電源,因?yàn)闆](méi)有鋁基板沒(méi)法安裝大的散熱片,大多都是采用風(fēng)冷的方式來(lái)散熱,但是大功率的開(kāi)關(guān)電源,也會(huì)在發(fā)熱量大的功率器件周?chē)贾靡恍╀X合金散熱器來(lái)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(shí)候,散熱片也會(huì)與風(fēng)扇配合起來(lái)使用,特別是在應(yīng)用超大功率的電源,因?yàn)楣β蚀笊崃扛叩臅r(shí)候。

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