溫度對通信開關(guān)電源的影響以及常見的散熱方式解析

隨著世界的多元化發(fā)展，我們的生活在不斷變化，包括我們接觸到的各種電子產(chǎn)品。然后，您一定不知道這些產(chǎn)品的某些組件，例如通信開關(guān)電源。通信開關(guān)電源的主要組成部分是高頻開關(guān)整流器，它隨著電力電子理論和技術(shù)以及電力電子設(shè)備的發(fā)展而逐漸發(fā)展和成熟。使用軟開關(guān)技術(shù)的整流器具有更小的功耗，更低的溫度，體積和重量的顯著減少以及整體質(zhì)量和可靠性的不斷提高。但是，每當(dāng)環(huán)境溫度升高10°C時(shí)，主要功率組件的壽命就會(huì)減少50%。

壽命迅速下降的原因是由于溫度變化。由各種微觀和宏觀機(jī)械應(yīng)力，鐵磁材料和其他零件的集中引起的疲勞失效將在操作過程中交替施加應(yīng)力的連續(xù)作用下產(chǎn)生各種類型的微觀內(nèi)部缺陷。因此，確保設(shè)備的有效散熱是保證設(shè)備可靠性和使用壽命的必要條件。

電源是一種電能轉(zhuǎn)換設(shè)備。在轉(zhuǎn)換過程中，它需要消耗一些電能，并且電能被轉(zhuǎn)換成熱量并被釋放。電子元件的穩(wěn)定性和老化速度與環(huán)境溫度密切相關(guān)。電力電子組件由多種半導(dǎo)體材料組成。由于功率元件在運(yùn)行過程中的損耗是由其自身的熱量耗散的，因此具有不同膨脹系數(shù)的多種材料的熱循環(huán)會(huì)產(chǎn)生非常大的應(yīng)力，甚至可能導(dǎo)致瞬時(shí)斷裂并導(dǎo)致元件失效。如果功率元件在異常溫度條件下長時(shí)間運(yùn)行，會(huì)引起疲勞并導(dǎo)致斷裂。由于半導(dǎo)體的熱疲勞壽命，要求它們應(yīng)在相對穩(wěn)定的低溫范圍內(nèi)工作。

電源的散熱一般采用直接傳導(dǎo)和對流傳導(dǎo)二種方式，直接熱傳導(dǎo)是熱能沿物體從溫度高的一端向溫度低的一端傳遞，其熱傳導(dǎo)的能力穩(wěn)定。對流傳導(dǎo)是液體或氣體通過回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使溫度趨于均勻的過程。由于對流傳導(dǎo)牽扯到動(dòng)力過程，降溫比較順?biāo)佟?

通信開關(guān)電源冷卻技術(shù)的設(shè)計(jì)必須首先滿足行業(yè)的技術(shù)性能要求。為了更好地適應(yīng)通信室的特殊環(huán)境使用環(huán)境，要求冷卻方法高度適應(yīng)環(huán)境溫度變化。目前，整流器常用的冷卻方法包括自然冷卻，純風(fēng)扇冷卻，自然冷卻和風(fēng)扇冷卻的組合。自然冷卻具有無機(jī)械故障，可靠性高的特點(diǎn);無空氣流通，灰塵少，散熱好，無噪音。純風(fēng)扇冷卻重量輕且成本低。風(fēng)扇與自然冷卻技術(shù)的結(jié)合，具有有效降低設(shè)備體積和重量，風(fēng)扇使用壽命長，適應(yīng)風(fēng)扇故障的能力。

自然冷卻方法是開關(guān)電源早期的傳統(tǒng)冷卻方法。該方法主要依靠大型金屬散熱器進(jìn)行直接導(dǎo)熱散熱。傳熱Q = KA△t(K傳熱系數(shù)，A傳熱面積，△t溫差)。當(dāng)整流器的輸出功率增加時(shí)，其功率分量的溫度將升高，并且Δt的溫差也將增加。因此，當(dāng)整流器A的熱交換面積足夠時(shí)，其散熱將沒有時(shí)間滯后，并且功率組件的溫差將很小。熱沖擊小。但是這種方法的主要缺點(diǎn)是散熱器的體積大且重量大。

隨著風(fēng)扇制造技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)扇的工作穩(wěn)定性和使用壽命大大提高，平均故障間隔時(shí)間為50,000小時(shí)。使用風(fēng)扇進(jìn)行散熱后，可以減少散熱器的體積，大大提高了整流器的體積和重量，也大大降低了原材料成本。隨著市場競爭的加劇和市場價(jià)格的下降，這項(xiàng)技術(shù)已成為當(dāng)前的主要趨勢。

由于環(huán)境溫度的變化和負(fù)載的變化，電源在運(yùn)行過程中的散熱能量，結(jié)合使用風(fēng)扇和自然冷卻方法可以快速散熱。這種方法可以減小散熱器的面積，同時(shí)增加風(fēng)扇的散熱量，使功率元件在相對穩(wěn)定的溫度場中工作，使用壽命不受外界條件變化的影響。這不僅克服了功率元件散熱調(diào)節(jié)滯后的純風(fēng)扇冷卻的缺點(diǎn)，而且避免了風(fēng)扇使用壽命低影響整流器整體可靠性的問題。特別是當(dāng)機(jī)房的環(huán)境溫度非常不穩(wěn)定時(shí)，將空冷和自冷相結(jié)合的冷卻技術(shù)具有更好的冷卻性能。整流器的材料成本介于純風(fēng)扇冷卻和自然冷卻之間，重量輕且維護(hù)方便。

在研究設(shè)計(jì)過程中，一定會(huì)有這樣或著那樣的問題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。