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通信開關(guān)電源整流器的幾種散熱方式

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:720次  |  2020年06月27日  

通信開關(guān)電源冷卻技術(shù)的設(shè)計(jì)首先要是滿足行業(yè)各項(xiàng)技術(shù)性能要求。為更加適應(yīng)通信機(jī)房的特殊環(huán)境使用環(huán)境,要求其冷卻方式對環(huán)境溫度變化適應(yīng)性強(qiáng)。目前整流器常用的冷卻方式有自然冷卻、純風(fēng)扇冷卻、自然冷卻和風(fēng)扇冷卻相結(jié)合三種。自然冷卻具有無機(jī)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(diǎn)。純風(fēng)扇冷卻具有設(shè)備重量輕,成本低。風(fēng)扇和自然冷卻相結(jié)合的技術(shù)具有有效減小設(shè)備體積和重量,風(fēng)扇的使用壽命高,風(fēng)扇故障自適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。


1、自然冷卻


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大的金屬散熱器來進(jìn)行直接的熱傳導(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(duì)、水利、國安、公安等。


2、風(fēng)扇冷卻


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(shí)間是5萬小時(shí)。

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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(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)扇的平均無故障時(shí)間較整流器10萬小時(shí)時(shí)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(shí),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(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(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穩(wěn)定的溫度場條件下,使用壽命不會因?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)。

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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(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,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(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。


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