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开关电源散热风扇|电源散热需求及散热方式简述

发布时间:2019-10-19

开关电源散热风扇。开关电源工作时会产生大量的热量,若不能把这些热量及时地排出,降低开关电源的温升,将会影响其正常工作,严重时甚至会损坏开关电源。

 

为提高开关电源工作的可靠性,散热设计是必不可少的重要一个环节。开关电源内部的温升过高,将会导致对温度敏感的半导体器件、电解电容等元器件的失效。当温度超过一定值时,失效率呈指数规律增加。造成电子设备故障的原因虽然很多,但是高温是其中最重要的因素(其它因素按重要性依次是振动、潮湿、灰尘),温度对电子设备的影响高达60%。统计资料表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性就要下降10%;温升50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。除了电应力之外,温度是影响开关电源可靠性的最重要的因素。对于有大功率的发热器件的高频开关电源,温度更是影响其可靠性的最重要的因素之一。

开关电源热设计一般包括两个方面:一是如何控制发热源的发热量;二是如何将发热源产生的热量散发出去,使开关电源的温升控制在允许的范围之内,以保证开关电源的可靠性。

为了将发热器件的热量尽快地发散出去,一般从以下几个方面进行考虑开关电源的散热设计:散热器、散热风扇、金属pcb、绝缘导热片等。在实际设计中需要针对客户以及产品本身的要求及最佳费效比合理地将上述几种方法综合运用到电源的设计中。

在开关电源的实际设计过程中,通常采用自然风冷与散热风扇强制风冷二种形式。自然风冷的散热片安装时应使散热片的叶片竖直向上放置,若有可能则可在pcb上散热片安装位置的周围钻几个通气孔便于空气的对流。开关电源散热风扇的散热方式是强制风冷,利用风扇强制空气对流,所以在风道的设计上同样应使散热片的叶片轴向与风扇的抽气方向一致,为了有良好的通风效果越是散热量大的器件越应靠近散热风扇。

由于环境温度的变化和负载的变化,电源工作时的耗散热能,采用自然风冷与散热风扇强制风冷相结合可以更快的将热能散发出去。这种方式在增加风扇散热的同时,可以减少散热器面积,使得功率元件工作在相对稳定的温度场条件下,使用寿命不会因为外部条件变换受影响。这样不仅克服纯风扇冷却对的功率元件散热调节滞后的缺点,也了避免风扇使用寿命低影响整流器的整体可靠性。尤其在机房的环境温度很不稳定的情况下,采用风冷和自冷相结合的冷却技术具有更好的冷却性能。这种方式整流器的材料成本在纯风扇冷去和自然冷却两种方式之间,重量低,维护方便。

尤其在采用智能风冷和自冷技术时,可以让整流器在低负载工作条件下,模块温升小,模块散热风扇处于低速运转状态。在高负载工作条件下,模块升温,模块升温超过55℃,风扇转速随温度变化线性增长。风扇故障在位检测,风扇故障后,风扇故障限流输出,同时故障报警。由于风扇运转数度与负载大小相关,使得风扇的使用寿命比纯风冷时要长,其可靠性也大大提高。

很多行业使用的开关电源采用散热风扇和自然冷却相结合的冷却方式,既能在环境温度高的情况下,有效的降低整流器内部的工作温度,延长器件使用寿命,又能在环境温度低及负载低的情况下,整流器的风扇降低转速工作,延长风扇的使用寿命。采用散热器散热,其器件间距及爬电距离可相对较远,在高湿度的情况下,安全性能高。整流器体积较小、重量较轻,使维护工作变得轻松。

为保证开关电源的整流器的可靠稳定工作,减少其工作温升是一项关键技术。采用智能风冷和自冷相结合技术,具有对环境适应性更强,使用寿命长,可靠稳定等技术优势。

 

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