【硬件指南】電源系統(tǒng)的散熱方法有哪些

所有電子設(shè)備都會產(chǎn)生熱量，因此效率不是100％。每個單元必須有一種散熱的方法，以防止損壞并最大化可靠性。這是通過熱管理（也稱為冷卻）完成的。有多種方法可通過使用各種冷卻方法來最大程度地減少電源損耗。效率和可靠性部分是電源設(shè)備的設(shè)計冷卻方法的結(jié)果。本文概述探討了用于AC-DC和DC-DC電源的最常見的傳導(dǎo)和對流冷卻技術(shù)。

散熱器

散熱器是一種傳導(dǎo)冷卻，可通過直接與設(shè)備的冷卻器組件接觸來進行熱傳遞。從技術(shù)上講，散熱器以兩種主要形式存在-帶鰭的散熱器和沒有鰭的散熱器。但是，工程術(shù)語通常將“散熱器”稱為帶有鰭的散熱器，將“冷板”稱為不帶

有鰭的散熱器

帶散熱片的散熱器由于與空氣的表面接觸增加而允許快速散熱，并經(jīng)常與強制風(fēng)冷結(jié)合以實現(xiàn)最大散熱。有關(guān)空間限制的設(shè)計注意事項通常將此選項限制為中型應(yīng)用程序。

冷板

冷板是一種傳導(dǎo)冷卻方法，其中使用厚金屬板將熱量從裝置中散發(fā)出去。在許多情況下，冷板是一種有效的熱管理解決方案，其中簡單性和空間限制是一個問題。但是，應(yīng)用程序的總體設(shè)計還必須考慮一種允許熱量從冷板上散逸的方法（可以使用自然氣流，熱化合物和/或強制空氣）。

液體

液體冷卻是指一種特殊的冷卻板，其帶有嵌入管中的冷卻液閉環(huán)運行。可以是水，但在我們的應(yīng)用中通常是50％水/ 50％乙二醇的混合物。通過液體冷卻，基板可保持在非常穩(wěn)定的溫度，因此熱傳遞效率最高。對于無法選擇散熱器和風(fēng)扇的狹小空間，這是一個很好的解決方案。例如，由于尺寸和重量的限制，液體冷卻常用于飛機。地面車輛也依靠液體冷卻。

導(dǎo)熱膠

導(dǎo)熱化合物不是獨立的冷卻方法，但可以極大地幫助散熱片或冷卻板傳熱。導(dǎo)熱膏，也稱為導(dǎo)熱膏或?qū)嵊椭且环N導(dǎo)熱材料，可以使設(shè)備與散熱器或散熱板組件之間均勻粘合。

自然氣流

技術(shù)上稱為對流冷卻，自然氣流僅通過用較涼的空氣包圍設(shè)備即可將熱量從功率設(shè)備轉(zhuǎn)移出去。如果設(shè)備是封閉的，則可能需要在設(shè)計中包括通風(fēng)孔以幫助流通。自然氣流通常是最便宜的熱管理方案，并且由于缺少額外的機械部件來產(chǎn)生空氣流動，因此自然產(chǎn)生的平均故障間隔時間（MTBF）當(dāng)然最佳。但是，依靠自然氣流進行冷卻的電源在其安全溫度工作范圍內(nèi)受到嚴重限制。對于飛機，工業(yè)機器人，艦船和其他高能量設(shè)備等重負荷應(yīng)用，自然氣流不是冷卻相關(guān)電源的選擇。強制風(fēng)強制空氣是用于熱管理的自然氣流解決方案的升級版本。采用這種技術(shù)時，一個或多個風(fēng)扇內(nèi)置在設(shè)備本身中，或者在支持的應(yīng)用程序設(shè)計中的其他位置指定，以冷卻電源并因此獲得最大額定輸出。使用強制風(fēng)冷時的一個考慮因素是，風(fēng)扇還會增加設(shè)備的效率，同時提供熱量管理。附帶說明，風(fēng)扇可以減少內(nèi)部灰塵堆積的數(shù)量，從而有助于提高電源的整體效率和壽命。

應(yīng)該使用哪種冷卻技術(shù)

每種冷卻技術(shù)都為各種電源的熱管理提供了解決方案。在大多數(shù)情況下，冷卻系統(tǒng)將在初始設(shè)計階段根據(jù)客戶要求指定。在許多應(yīng)用中，可以使用幾種冷卻技術(shù)的組合。為提高能源效率而采取的全球舉措已迫使工程師改進冷卻電源。但是，改進的進度很慢。宙斯盾工程經(jīng)理馬克·梅森（Mark Mason）稱：“雖然可以實現(xiàn)99％的效率，但在我們一生中可能不會發(fā)生。100％當(dāng)然是物理上不可能的?！北M管所有工程師都普遍了解這一現(xiàn)實，但努力實現(xiàn)最佳效率仍然是所有行業(yè)的驅(qū)動因素。決定電源設(shè)計需要哪種冷卻方法的因素很多?？臻g，效率，成本，重量和產(chǎn)生的熱量都是熱管理的重要考慮因素。

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