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通訊電源的散熱方法
 

通信開關電源冷卻技術的設計首先要是滿足行業各項技術性能要求。為更加適應通信機房的特殊環境使用環境,要求其冷卻方式對環境溫度變化適應性強。目前整流器常用的冷卻方式有自然冷卻、純風扇冷卻、自然冷卻和風扇冷卻相結合三種。自然冷卻具有無機械故障,可靠性高;無空氣流動,灰塵少,有利于散熱;無噪音等特點。純風扇冷卻具有設備重量輕,成本低。風扇和自然冷卻相結合的技術具有有效減小設備體積和重量,風扇的使用壽命高,風扇故障自適應能力強等特點。

 1、自然冷卻

自然冷卻方式是開關電源早期的傳統冷卻方式,這種方式主要是依靠大的金屬散熱器來進行直接的熱傳導式散熱。當整流器輸出功率增大時,其功率元件的溫度會上升,溫度差也增加,所以當整流器的換熱面積足夠時,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,維護更換不方便。由于其對環境的潔凈度要求不高,目前對于小容量通信電源,在些小型專業通信網還有部分應用,如電力、石油、廣電、軍隊、水利、國安、公安等。

 2、風扇冷卻

隨著風扇制造技術的發展,風扇的工作穩定性和使用壽命有較大的進步,其平均無故障時間是5萬小時。

采用風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,這種技術已成為當前的主要潮流。

這種方式的主要缺點是風扇的平均無故障時間較整流器10萬小時時間短,若風扇故障后對電源的故障率影響大。所以為保證風扇的使用壽命,風扇的轉速是隨設備內的溫度變化而變化的。當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,再到增加風扇的轉速以加強散熱,在時間上是有很大滯后的。如果負載經常突變,或者市電輸入波動大,就會造成功率元件出現快速的冷熱變化,這種突變的半導體溫度差產生的熱應力與熱沖擊,會導致元件的不同材料部分產生應力裂紋。使之過早失效。

 3、風扇和自然冷卻相結合

由于環境溫度的變化和負載的變化,電源工作時的耗散熱能,采用風扇和自然冷卻方式相結合可以更快的將熱能散發出去。這種方式在增加風扇散熱的同時,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。這樣不僅克服純風扇冷卻對的功率元件散熱調節滯后的缺點,也了避免風扇使用壽命低影響整流器的整體可靠性。尤其在機房的環境溫度很不穩定的情況下,采用風冷和自冷相結合的冷卻技術具有更好的冷卻性能。這種方式整流器的材料成本在純風扇冷卻和自然冷卻兩種方式之間,重量低,維護方便。

尤其在采用智能風冷和自冷技術時,可以讓整流器在低負載工作條件下,模塊溫升小,模塊風扇處于低速運轉狀態。

在高負載工作條件下,模塊升溫。模塊升溫超過55℃。風扇轉速隨溫度變化線性增長。風扇故障在位檢測,風扇故障后,風扇故障限流輸出,同時故障報警。由于風扇運轉數度與負載大小相關,使得風扇的使用壽命比純風冷時要長,其可靠性也大大提高。

通信開關電源采用風扇和自然冷卻相結合的冷卻方式,既能在環境溫度高的情況下,有效的降低整流器內部的工作溫度,延長器件使用壽命,又能在環境溫度低及負載低的情況下,整流器的風扇降低轉速工作,延長風扇的使用壽命。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。

為保證通信開關電源的整流器的可靠穩定工作,減少其工作溫升是一項關鍵技術。采用智能風冷和自冷相結合技術。具有對環境適應性更強,使用壽命長,可靠穩定等技術優勢。

 

豐生微電機(上海)有限公司為臺商獨資企業,成立于1993年,專業從事散熱相關產品的研發設計和生產制造。產品系列有風冷系列、水冷系列、熱傳導系列、熱交換系列、熱管系列等,相關具體產品有幾百種,多種方案幫助客戶設備解決散熱問題。產品被廣泛應用于通信、工業控制、醫療、軍品等諸多行業,客戶遍及歐美等全球地區。
 
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