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电源小知识 浅谈电源散热问题
2010-09-03 15:48:24  出处:快科技 作者:SunnyQ 编辑:SunnyQ     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

那么除了风扇散热方式不同以外,其他还有哪些影响电源散热的因素呢 ?

影响电源散热的其他因素有:电源转换效率,电路板布局,散热片材质等。

1、 电源转换效率是指电源的输入功率与输出功率的比值。若一个电源的转换效率只有70%,其余的就有时30%被转换成热量。若提高到80%后就少了10%的热量。看起来不怎样。实际效果却会导致温度下降5-10度的。而电源的工作环境如果提高10度,寿命就会减少一半。所以说提高电源的转换效率就无形中延长了电源的寿命。

2、 电路板布局。电路板是所有电子零件的载体。电子元件按照一定的顺序排列在电路板上。如果电路板布局设计不合理,留有散热死角。一个电源的转换效率由变压器的功率容量,功率管的参数和散热条件共同决定,并且由其中最低的一个决定。若变压器和功率管留有的余量都很大,这时若散热条件不好就会降低电源的转换效率。

3、散热片的材质。也许有人会质疑,不就是一块散热片吗。只要能将热量传导出来就行了。其实不然,打开电源,你会看到很多种不同颜色,不同形状的散热片。不同材质,做成不同形状的散热片对电源的散热会起到不同的效果。

散热片的材料按传导性来分:银>铜>金>铝>铁>铝合金。

一般说来,普通风冷散热器自然要选择金属作为散热器的材料。对所选用的材料,希望其同时具有高比热和高热传导系数,从上可以看出,银和铜是最好的导热材料,其次是金和铝。但是金、银太过昂贵,所以,目前散热片主要由铝和铜制成。相比较而言,铜和铝二者同时各有其优缺点:铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大,且铜制散热器热容量较小,而且容易氧化。纯铝太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜差很多。所以在散热器的

发展史上也出现了以下几种材质的产品:

纯铝散热器

纯铝散热器是早期最为常见的散热器,其制造工艺简单,成本低,到目前为止,纯铝散热器仍然占据着相当一部分市场。为增加其鳍片的散热面积,纯铝散热器最常用的加工手段是铝挤压技术,而评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散热片的鳍片的高度,Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大,代表铝挤压技术越先进。

纯铜散热器

铜的热传导系数是铝的1.69倍,所以在其他条件相同的前提下,纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题,很多标榜“纯铜散热器”其实并非是真正的100%的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。目前市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都在介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85%都不到,虽然成本很低,但其热传导能力大大降低,影响了散热性。此外,铜也有明显的缺点,成本高,加工难,散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用。红铜的硬度不如铝合金AL6063,某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高很多,不利于挤压成形( Extrusion )等等问题。

铜铝结合技术

在考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点后,目前市场部分高端散热器往往采用铜铝结合制造工艺,这些散热片通常都采用铜金属底座,而散热鳍片则采用铝合金,当然,除了铜底,也有散热片使用铜柱等方法,也是相同的原理。凭借较高的导热系数,铜制底面可以快速吸收CPU释放的热量;铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成最有利于散热的形状,并提供较大的储热空间并快速释放,这在各方面找到了的一个均衡点。

电源内有哪些高发热元件?温度上限有何要求?

电源在研发阶段,样品制作完毕后都要进行温升试验,在指定环境温度下(一般为45℃±5℃),电源内部各个元器件的工作温度都不能超过某一温度点,否则是不能进行批量生产的。

但这些元件一般不是一概而论,一般因条件限制点温升时只选择几个关键元件,比如大电容,一次侧散热片,PFC电感,开关管,变压器,二次侧散热片,整流管,储能滤波线圈,滤波电容等。一般要求大电容极限温度为85℃,电感类为130℃,开关管、整流管为135℃,滤波电容105℃。但实际的管控标准要比这严,要留有余量,比如开关管温度一般不允许超过105℃,大线圈不允许超过110℃,否则极容易因恶劣的外界环境导致器件损坏,电源失效。

总结:

解决散热归根结底要从源头下手,也就是电源本身所做的无用功少,发热小。那只有从提高效率入手,这也符合当前倡导节能环保的大趋势。现在市场上己有转换效率达到90%的电源出售,但价太高,平民消费不起。随着电源技术的发展,相信低碳环保电源逐渐会得到普及。

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