电源系统的散热方法有哪些

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所有电子设备都会产生热量,因此效率不是100%。 每个单元必须有一种散热的方法,以防止损坏并最大化可靠性。 这是通过热管理(也称为冷却)完成的。

有多种方法可通过使用各种冷却方法来最大程度地减少电源损耗。 效率和可靠性部分是电源设备的设计冷却方法的结果。本概述探讨了用于AC-DC和DC-DC电源的最常见的传导和对流冷却技术。

 常用的电源散热方法

散热器

散热器是一种传导冷却,可通过直接与设备的冷却器组件接触来进行热传递。

从技术上讲,散热器以两种主要形式存在-带鳍的散热器和没有鳍的散热器。 但是,工程术语通常将“散热器”称为带有鳍的散热器,将“冷板”称为不带

有鳍的散热器

带散热片的散热器由于与空气的表面接触增加而允许快速散热,并经常与强制风冷结合以实现最大散热。 有关空间限制的设计注意事项通常将此选项限制为中型应用程序。

 

冷板

冷板是一种传导冷却方法,其中使用厚金属板将热量从装置中散发出去。

 

在许多情况下,冷板是一种有效的热管理解决方案,其中简单性和空间限制是一个问题。 但是,应用程序的总体设计还必须考虑一种允许热量从冷板上散逸的方法(可以使用自然气流,热化合物和/或强制空气)。

 

液体

液体冷却是指一种特殊的冷却板,其带有嵌入管中的冷却液闭环运行。 可以是水,但在我们的应用中通常是50%水/ 50%乙二醇的混合物。

 

通过液体冷却,基板可保持在非常稳定的温度,因此热传递效率最高。 对于无法选择散热器和风扇的狭小空间,这是一个很好的解决方案。 例如,由于尺寸和重量的限制,液体冷却常用于飞机。 地面车辆也依靠液体冷却,

 

导热胶

导热化合物不是独立的冷却方法,但可以极大地帮助散热片或冷却板传热。 导热膏,也称为导热膏或导热油脂,是一种导热材料,可以使设备与散热器或散热板组件之间均匀粘合。

 

自然气流

技术上称为对流冷却,自然气流仅通过用较凉的空气包围设备即可将热量从功率设备转移出去。 如果设备是封闭的,则可能需要在设计中包括通风孔以帮助流通。自然气流通常是最便宜的热管理方案,并且由于缺少额外的机械部件来产生空气流动,因此自然产生的平均故障间隔时间(MTBF)当然最佳。 但是,依靠自然气流进行冷却的电源在其安全温度工作范围内受到严重限制。

 

对于飞机,工业机器人,舰船和其他高能量设备等重负荷应用,自然气流不是冷却相关电源的选择。

强制风 强制空气是用于热管理的自然气流解决方案的升级版本。 采用这种技术时,一个或多个风扇内置在设备本身中,或者在支持的应用程序设计中的其他位置指定,以冷却电源并因此获得最大额定输出。 Aegis的HY2714A COTS DC-DC转换器是带有客户提供的强制风冷的电源示例。 使用强制风冷时的一个考虑因素是,风扇还会增加设备的效率,同时提供热量管理。 附带说明,风扇可以减少内部灰尘堆积的数量,从而有助于提高电源的整体效率和寿命。

 

我应该使用哪种冷却技术

每种冷却技术都为各种电源的热管理提供了解决方案。 在大多数情况下,冷却系统将在初始设计阶段根据客户要求指定。 在许多应用中,可以使用几种冷却技术的组合。

为提高能源效率而采取的全球举措已迫使工程师改进冷却电源。 但是,改进的进度很慢。 宙斯盾工程经理马克·梅森(Mark Mason)称:“虽然可以实现99%的效率,但在我们一生中可能不会发生。 100%当然是物理上不可能的。”

 

尽管所有工程师都普遍了解这一现实,但努力实现最佳效率仍然是所有行业的驱动因素。

 

例如,使用Aegis LMA501 DC-DC转换器,到目前为止,我们已经实现了任何Aegis装置中最高的效率。 该电源的典型效率为93%,可在受支持的应用中的其他地方消耗能量。 反过来,这可以释放总体设计其他部分的预算。

 

决定电源设计需要哪种冷却方法的因素很多。 空间,效率,成本,重量和产生的热量都是热管理的重要考虑因素。

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