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開關(guān)電源散熱風(fēng)扇|電源散熱需求及散熱方式簡述

2019-10-19

開關(guān)電源散熱風(fēng)扇。開關(guān)電源工作時會產(chǎn)生大量的熱量,若不能把這些熱量及時地排出,降低開關(guān)電源的溫度及溫升,將會影響其正常工作,嚴(yán)重時甚至?xí)p壞開關(guān)電源。


為提高開關(guān)電源工作的可靠性,散熱設(shè)計是必不可少的重要一個環(huán)節(jié)。開關(guān)電源內(nèi)部的溫升過高,將會導(dǎo)致對溫度敏感的半導(dǎo)體器件、電解電容等元器件的失效。當(dāng)溫度超過一定值時,失效率呈指數(shù)規(guī)律增加。造成電子設(shè)備故障的原因雖然很多,但是高溫是其中最重要的因素(其它因素按重要性依次是振動、潮濕、灰塵),溫度對電子設(shè)備的影響高達60%。統(tǒng)計資料表明,電子元器件溫度每升高2℃,可靠性就要下降10%;溫升50℃時的壽命只有溫升25℃時的1/6。除了電應(yīng)力之外,溫度是影響開關(guān)電源可靠性的最重要的因素。對于有大功率的發(fā)熱器件的高頻開關(guān)電源,溫度更是影響其可靠性的最重要的因素之一。

開關(guān)電源熱設(shè)計一般包括兩個方面:一是如何控制發(fā)熱源的發(fā)熱量;二是如何將發(fā)熱源產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去,使開關(guān)電源的溫升控制在允許的范圍之內(nèi),以保證開關(guān)電源的可靠性。

為了將發(fā)熱器件的熱量盡快地發(fā)散出去,一般從以下幾個方面進行考慮開關(guān)電源的散熱設(shè)計:散熱器、散熱風(fēng)扇、金屬pcb、絕緣導(dǎo)熱片等。在實際設(shè)計中需要針對客戶以及產(chǎn)品本身的要求及最佳費效比合理地將上述幾種方法綜合運用到電源的設(shè)計中。

在開關(guān)電源的實際設(shè)計過程中,通常采用自然風(fēng)冷與散熱風(fēng)扇強制風(fēng)冷兩種形式。自然風(fēng)冷的散熱片安裝時應(yīng)使散熱片的葉片豎直向上放置,若有可能則可在pcb上散熱片安裝位置的周圍鉆幾個通氣孔便于空氣的對流。開關(guān)電源散熱風(fēng)扇的散熱方式是強制風(fēng)冷,利用風(fēng)扇強制空氣對流,所以在風(fēng)道的設(shè)計上同樣應(yīng)使散熱片的葉片軸向與風(fēng)扇的抽氣方向一致,為了有良好的通風(fēng)效果越是散熱量大的器件越應(yīng)靠近散熱風(fēng)扇。

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,采用自然風(fēng)冷與散熱風(fēng)扇強制風(fēng)冷相結(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,模塊散熱風(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。

很多行業(yè)使用的開關(guān)電源采用散熱風(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,在高濕度的情況下,安全性能高。整流器體積較小、重量較輕,使維護工作變得輕松。

為保證開關(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,使用壽命長,可靠穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)勢。