開關(guān)電源冷卻方式對性能和使用壽命的影響

二、冷卻方式對電源工作溫度的影響

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，使溫度趨于均勻的過程。由于對流傳導(dǎo)牽扯到動力過程，降溫比較順?biāo)佟?p>將發(fā)元件安裝在金屬散熱器上，通過擠壓熱表面，實(shí)現(xiàn)高低不等能量體傳遞能量，能夠依靠大面積的散熱片輻射出去的能量并不多。這種熱傳導(dǎo)方式稱為自然冷卻，它對熱量散失延遲時間較長。換熱量Q＝KA△t（K換熱系數(shù)，A換熱面積,△t溫度差），若室內(nèi)環(huán)境溫度偏高，△t的絕對值就小，這時這種傳熱方式的散熱性能就會大大下降。

在電源中增加風(fēng)扇將能量轉(zhuǎn)換中堆積的熱量迅速排出電源之外。風(fēng)扇對散熱片的持續(xù)送風(fēng)，則可以被視為對流傳遞能量。稱為風(fēng)扇冷卻，這種散熱方式的延遲時間短長。散熱量Q＝Km△t（K換熱系數(shù)，m換熱空氣質(zhì)量,△t溫度差）,一旦風(fēng)扇發(fā)生轉(zhuǎn)速降低、停轉(zhuǎn)，m值將迅速降低，電源中堆積的熱量將會很難散失，這就會大大增加電源內(nèi)電容、變壓器等電子元件的老化速度并影響其輸出質(zhì)量的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致元器件燒毀、設(shè)備失效。

三、通信電源散熱的主要方法及優(yōu)缺點(diǎn)

通信開關(guān)電源冷去技術(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，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，其散熱是沒有時間滯后，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，其平均無故障時間是5萬小時。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)扇的平均無故障時間較整流器10萬小時時間短，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，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。