захранвания

Охлаждащите техники за текущите захранвания придобиват все по-голямо значение поради все по-малките размери на радиаторите и по-високата плътност на мощността. Захранванията са от съществено значение за всяко приложение и за да се гарантира неговата работа и да се удължи полезният му живот е от съществено значение правилното оразмеряване на хладилника.

Термично управление и охлаждане

Всеки знае, че ако топлината се разсейва в затворено пространство, температурата в това пространство ще се увеличи, тоест температурата на околната среда ще се увеличи. Ако имаме устройство в корпус с източник, доставящ товар, например PCB, повишаването на температурата на околната среда поради разсейваната от източника топлина и натоварването му от своя страна ще доведе до по-горещо на самия източник и неговия товар., евентуално достигане на максимални работни температури.

Когато това се случи, ние се оказваме с причина номер едно за ненадеждност или съкратен живот на електронна система. Например, животът на електролитните кондензатори, за който говорихме в предишна публикация, е силно свързан с околната температура в оборудването. Освен това има и други електронни компоненти, които също намаляват тяхната надеждност при нагряване. Тенденцията да се проектират все по-малки източници и следователно с по-малки радиатори означава, че управлението на топлината трябва да бъде много добре оразмерено .

Лесен начин за подобряване на охлаждането е използването на вентилатор за извличане на излишната топлина от вътрешността на кутията. Някои фонтани са проектирани да се охлаждат с вентилатор и в тези случаи необходимият въздушен поток е посочен в документацията на източника. Важно е да се отбележи, че това е въздушният поток, необходим в самия източник на захранване, а не във всяка друга точка, дори на кратко разстояние. Тъй като въздухът винаги следва пътя на най-малкото съпротивление, само част от въздуха, генериран от вентилатора, ще отиде там, където е необходимо захранването. Вътрешните прегради при източника помагат за насочване на въздуха по правилния начин и охлаждане на електрониката, която се нуждае от него.

Изчисляване на въздушния поток

В случаите, когато източникът се охлажда чрез конвекция или когато оборудването трябва да работи при по-ниски температури, въздушният поток трябва да се изчисли, като се следват стъпките по-долу:

Първо, необходимо е задайте максималната работна температура за електрозахранване или електроника на оборудването, където можете да работите безопасно. За източник типичната стойност е 50 ° C и може да бъде посочена в правилата за безопасност, или може да работи при по-ниска температура, за да се увеличи живота на оборудването. Като общо правило, намаляването с 10 ° C във външната капсулация на електролитен кондензатор може да увеличи живота му до два пъти.

Тогава трябва помислете за най-високата температура, която може да бъде достигната в околната среда на заграждението на оборудването, съдържащо източника, а разликата между двете е максимално позволеното повишаване на температурата. Например, ако източникът може да работи при температура на околната среда от 50 ° C и оборудването, съдържащо източника, е проектирано да се използва в среда без принудително охлаждане, където максималната температура може да достигне до 40 ° C, тогава увеличаването на максимално допустимата температура е 10ºC .

Следващата стъпка е задайте количеството мощност, която да се разсейва. Общата мощност, разсейвана в корпуса на оборудването, е сумата от мощността, използвана от товара, плюс загубите на мощност от източника, които са топлинни загуби. Като пример, ако натоварването е 260 W и ако се приеме, че захранването е 80% ефективно, общата разсейвана мощност е: 260 W/0,8 = 325 W

От тук можете изчислете необходимия въздушен поток. Съществува проста и универсална формула за получаване на потока, необходим за поддържане на повишаване на температурата и за дадено количество топлина, като се използва константа, която е 2,6. Формулата е:

Въздушен поток (m 3/h) = 2,6 * обща разсейвана мощност (W)/Допустимо повишаване на температурата (ºC)

В нашия пример необходимият въздушен поток ще бъде 2.6 * 325 W/10ºC = 84.5 m 3/h

Изчисляване на загубата на налягане

За съжаление решението не е толкова просто, колкото изчисляването на необходимата стойност на потока с формулата по-горе и използването на резултата за избор на вентилатор с тези данни за потока. Получените данни са за използване на открито и в действителност случаят на компютър ще предложи естествена устойчивост на въздушния поток, известен като спад на налягането или загуба, което води до увреждане на производителността на вентилатора.

Спадът на налягането ще бъде различен за всяко приложение, поради различните размери на печатни платки и техните позиции в оборудването, размера на входящите и изходящите отвори за въздух, площта на напречното сечение, през която въздушният поток иска да премине и т.н.

Нещата стават малко сложни, когато загубата на налягане също зависи от скоростта на въздуха, докато преминава през корпуса, и че тази загуба на налягане от своя страна се влияе от скоростта на въздуха. По-бързата скорост на въздуха ще доведе до по-голям спад на налягането, но по-високият спад на налягането ще намали скоростта на въздуха. Ако е неправилно избран, вентилаторът може да не е полезен при приложение, при което загубата на налягане и скоростта на въздуха се разбиват дори под нивото, необходимо за отстраняване на топлината от вътрешността на заграждението.

Би било твърде сложно да се определи загубата на налягане за всяко приложение, тъй като ще са необходими подробни познания за уравненията на динамиката на флуида, но може да се сближи, като се използва характеристична графика, като показаната по-долу. Това ще даде начална отправна точка, която може да се използва с по-нататъшна оценка.

Крива на характеристиката на устройството

Ако вземем предвид изчисления по-рано въздушен поток, кривата показва, че загубата на налягане ще бъде 11 Pa. Знаем тогава, че вентилатор r, способен да генерира поток от 84,5 m 3/h (23,47 x 10-3 m3/s ) със загуба на налягане от тези 11 Pa. Всеки производител публикува графика за всеки вентилатор, показваща въздушния поток при различни загуби на налягане. Примерът по-долу показва графиките за петима фенове. Светлият цвят показва оптималната работна зона за всеки от вентилаторите.

Въздушните потоци на вентилатора при различно въздушно налягане

Други фактори

След установяване на въздушния поток и спада на налягането трябва да се имат предвид и други фактори. Както беше обсъдено по-горе, за охлаждане на оборудването като цяло, вентилаторът може да бъде разположен навсякъде, стига въздухът да тече между компонентите, които произвеждат топлина. Въпреки това, за захранване, което е проектирано да се използва с принудителна вентилация, количеството въздух, който тече над източника е от решаващо значение за правилната и надеждна работа.

Ако вентилаторът не може да бъде монтиран много близо до източника или ако целият въздушен поток не може да бъде насочен към източника на енергия, избраният вентилатор трябва да има много по-голяма стойност. Някои вентилатори се определят със скорост на въздуха в Linear Feet per Minute (LFM). Други имат обемна номинална стойност в кубически фута в минута (CFM: кубични фута на минута) или кубични метри на час (m3/h). За преобразуване между двата модула трябва да знаете площта на напречното сечение на вентилатора.

От друга страна, компютрите с вентилатори често имат филтри за прах, за да му попречат да влезе в компютъра. Филтърът ще добави към съпротивлението на въздушния поток, което допринася за загубата на налягане и трябва да се вземе предвид. Но най-важното, тъй като филтърът се запушва с мръсотия, загубата на налягане може да се увеличи и валидният вентилатор може първоначално да стане неподходящ след период на употреба. Поради тази причина филтрите за прах трябва периодично да се почистват или подменят.

Добавянето на вентилатор към компютъра също ще добави звуков шум. Някои приложения не могат да понасят шум, например в някои болнични приложения, в звукозаписни студия и т.н. Дори в приложения, които трябва да се инсталират във вече шумна среда, искате да сведете до минимум звуковия шум. Това може да стане с различни методи.

Първо, използването на вентилатор с по-висококачествени лагери. Вентилаторите на сферичните лагери обикновено са по-тихи от вентилаторите с лагери и имат предимството по-дълъг експлоатационен живот. Разбира се, има вентилатори, които използват импрегнирано масло вътре в лагерите на втулките, за да минимизират шума.

Освен това, за даден обем въздух, по-големият вентилатор обикновено е по-тих от по-малкия вентилатор, поради ниската скорост, необходима на по-големите остриета. Всеки шум, генериран от тези лопатки на вентилатора, преминаващи близо до неподвижна част в непосредствена близост, като предпазител за пръсти, също трябва да бъде взет под внимание. Ако вентилаторът може да бъде леко отделен от лопатките на вентилатора, тогава шумът ще бъде намален.

Друг метод за минимизиране на шума е намалете захранващото напрежение на вентилатора. Вентилаторите се определят с диапазон на работното напрежение, а тези с директно входно напрежение обикновено се въртят със скорост, която зависи от подаваното напрежение. По-бавният вентилатор ще издава по-малко звук.

Пример за тих източник на принудително охлаждане е XP Power GCS250. Необходими са само 7 CFM въздушен поток в сравнение с други подобни източници на индустриалния пазар, които се нуждаят до 30 CFM. Ниският въздушен поток, необходим за GCS250, помага да се сведе до минимум звуковия шум.

Завършеност

Термичното управление на текущите захранвания придобива значение поради по-малките размери на радиатора и по-високата плътност на мощността. Документацията на източника съдържа съществена информация за дизайнерите на оборудване, за да се гарантира, че захранващите компоненти не се експлоатират при твърде висока температура спрямо максималните температури, посочени за тези компоненти. След като вентилаторът е избран по предходния метод, ще трябва да се направи окончателна проверка с измерване на температурите на тези компоненти в крайното оборудване. И ако се окаже, че температурата на даден компонент надвишава стойността, посочена в документацията, тогава въздушният поток и неговата посока трябва да бъдат преизчислени.

В V enco ние сме доставчици на XP Power и други производители на захранващи устройства. Свържете се с нас и ние ще ви посъветваме .

Статията е преведена и адаптирана "Съвети и съвети за използването на охлаждащи вентилатори за захранвания" от Андрю Брайърс, мениджър по инженерни приложения в XP Power.