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關于電源模塊散熱設計

  模塊電源在工作時存在一定的自身功率損耗,也就是說存在著一個轉換效率問題。轉換效率的高低與輸入電壓、 輸入電壓范圍、工作溫度、輸出電壓、輸出功率有關,轉換效率直接影響散熱系統的設計。

  1. 轉換效率和自身損耗的計算 我公司產品的轉換效率在技術手冊上可以查到。特殊定制的產品,可來電與銷售部技術支持咨詢,用戶也可通過 實驗求出轉換效率。

  計算如下: ŋ = Pout/Pin  ŋ — 轉換效率 Pout — 輸出功率 Pin — 輸入功率 知道模塊的效率就可求出電源模塊的自身損耗。 即 Pd=Pin-Pout=Pout/ŋ-Pout Pd — 自身損耗

  2. 溫升的計算 在我公司手冊里每一種產品均提供了該型號電源模塊的熱阻θca,其單位為°C/W。知道熱阻θca和自損Pd就可以 準確的求出電源模塊的溫升ΔT。 計算方法:ΔT = Pd • θca 舉例說明:己知我公司產品XX型號模塊,其輸出參數: Vin輸入電壓 = 48VDC Vo輸出電壓 = 12VDC lo輸出電流 = 4A Po功率 = 48W ŋ變換效率 = 89% (查手冊) 先求出自身損耗Pd Pd=Pout/ŋ-Pout = 48/0.89-48≈6W 查我公司產品手冊,假設該型號的θca = 5°C/W, 代入ΔT = Pd • θca = 6W • 5°C/W = 30°C。 由此我們可以得出該模塊正常工作時其溫升ΔT = 30°C。 溫升ΔT是一個很重要的參數,我們知道了溫升ΔT和環境溫度Ta就可以很方便算出工作殼溫TC。 公式為:Tc = Ta+ΔT Tc — 殼溫 Ta — 環境溫度 ΔT — 溫升 如環境溫度Ta = 20°C,那么殼溫就是 Tc = 20°C+30°C = 50°C 此時再查找我公司產品手冊中規定的該模塊允許的窩殼溫Tcmax,常規工藝模塊Tcmax高為85°C,鋁基板工 藝模塊Tcmax高為100°C,我們計算的殼溫Tc=50°C,遠低于高允許值,滿足Tc<<Tcmax,可以正常使用。在這里 用戶還應注意 一個重要的問題:根捶可靠性的計算方法,工作時溫度越低可靠性越高,有數據表明電源模塊的溫度上 升10°C,MTBF就會下降20%,客戶根據這個原則,工作時模塊的溫度應盡可能的低。 手冊中查到的高殼溫Tcmax是極限值,廠家保證在高溫度Tcmax下可以正常工作,但MTBF要降低,這點用 戶一定要注意!把溫度降下來有多種途徑,采用不同的方法會直接影響熱阻θca的大小。 安裝方式上一般安裝和加裝散熱器安裝,加裝散熱器應考慮不同的物理面積。 散熱器的大小影響θca的大小,有關散熱器的參數可參照散熱器的生產廠家的數據,我公司的電源產品一般均配 有散熱器,個別產品備有大小不同規格的散熱器供用戶選擇,凡我公司所配的散熱器均標明熱阻θca?諝饬魉贋槊 每秒M/S,也有用英制單位線性英尺毎分鐘LFM。 換算關系近似為: 200LFM=1M/S 凡是我公司配套的散熱器均有數據,用戶可根據帶有散熱器的θca熱阻代入公式即可算出模塊工作時的Tc。 如果用戶采用強迫風冷,可根據不同風速M/S下的θca值代入公式,即可得到該風速下的溫升ΔT。采用強迫風 冷,增加空氣的流速會帶來明顯的效果,可以大大縮小散熱器的物理尺寸,甚至可以不要散熱器。但風扇帶來體積的 增加和明顯的風噪,風扇本身可靠性的MTBF還會直接影響整個電源系統的MTBF,用戶要均衡考慮。 安裝散熱器應注意空氣對流的方向問題。


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