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一粒金砂(中级)

在电源系统中如何精准把控温度 [复制链接]

电源是所有电器的重要组成部分。在电子设备行业,人们把电源模块比作电子设备和电子系统的“心脏”,电源也是电气系统中负载最大的环节。

电气系统中电源的任务是为电气系统中的各种电路提供电能。因为电路的类型有不同的功能,所以供电方式也不同。可分为:UPS电源、 EPS电源、稳压电源、变频电源、净化电源、专用电源、发电机组、开关电源(交流/DC)、逆变电源(DC/交流)、模块化电源(DC/DC)等电源。

电源温度控制是提高电源模块和系统可靠性和使用寿命的重要途径。在电源的设计和应用中,选择合适的元器件,即降低电路损耗和提高模块转换效率,选择合理的散热方式,是保证电源可靠稳定运行的关键技术。两者有机结合将使电源具有对环境适应性更强、寿命长、成本低、维护方便等技术优势。

热像仪可以提供电源电路及其整个电源系统的温度场分布的清晰图像和精确的温度测量。

热像仪:电源温度控制的关键技术

 

(1)电路热分布

同一电路板上的器件应尽可能根据其发热量和散热程度排列。合理布置器件可以有效降低印刷电路的温升,从而显著降低器件和设备的故障率。

热像仪可以通过提供的红外热像帮助工程师分析整个电路板的温度分布,提高工程师的设计和应用。

热像仪:电源温度控制的关键技术

 

(2)电子元件

电源是一种电能转换设备,在转换过程中需要消耗一些电能,将电能转化为热量并释放出来。电子元器件的工作稳定性和老化速度与环境温度密切相关。当环境温度升高10c时,主要功率元件的寿命会降低50%,这就要求电子元件要在相对稳定且较低的温度范围内工作。热像仪可以为工程师提供电路中各元件在工作时的热图,帮助工程师分析元件对整个供电电路温度的影响,帮助工程师选择合适负载能力的转换模块。

热像仪:电源温度控制的关键技术

 

(3)电源冷却

动力冷却技术是满足行业技术性能要求的基本手段。目前每个电源模块常用的冷却方式有三种:自然冷却、纯风扇冷却、自然冷却和风扇冷却。

电源里有一个大变压器和一些大电容,都是大热源。这些热源可能会对您产品中一些其他电路和组件的稳定性和使用寿命产生很大影响。利用红外热像仪,我们可以直接测量三种情况下的发热量和散热量。工程师在实际应用中改进设计,采用合理的冷却方式,从而提高供电的可靠性和稳定性,降低设备故障率。

热像仪:电源温度控制的关键技术

 

(4)过程改进

在电源设备加工过程中,接头和压线处容易出现工艺问题。使用热像仪可以简单、直观、安全地发现故障点,帮助生产人员、质检人员更好地发现和解决问题,提高产品质量。

热像仪:电源温度控制的关键技术

 

(5)变压器

变压器是电源的主要部件,其加热温度有限。目前国内3C认证将变压器温度限制在120,欧洲UL认证将变压器温度限制在115,电源的主要发热源也是变压器,铁芯损耗和铜线损耗是变压器运行引起温升的主要原因。另外,随着变压器工作温度的升高,必然会导致铁心负荷的减弱和线圈的老化。当其绝缘性能下降时,抵抗市电冲击的能力就会减弱。这时,如果有雷击或电涌,变压器一次级的高背压会击穿变压器,使电源失效。同时存在高压接入主设备,造成主设备损坏的危险。

热像仪可以通过快速的、简单操作提供准确的变压器温度。

由于其特殊性,很多工程师抱怨现有的方法很难支持他们描述一个详细全面的温度场,而且操作不便,也有可能会改变原有的温度场分布。例如,目前在电源的开发和应用中,温度分析的工具是数据采集器,但使用数据采集器可能会遇到以下问题:电路板断电、片上热电偶不足、操作不方便。响应时间慢(30秒到1分钟),数据采集器的使用也会改变被测器件的散热状态,也无法分析整个电源的温度场分布和散热分析。

热像仪温度分析的优势

与数据采集器、红外点温计相比,红外热像仪有自己的优势:(1)红外热像仪探测目标电路时,不需要切断电源,操作方便,非接触测量不干扰原始温度场;(2)反应速度较快,不到1毫秒;(3)使用配套的红外分析软件,用户可以对获得的电源温度数据进行详细、全面的分析,同时生成完整的温度报告。

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