对于集成内置风扇的电源,有些电源让风扇将冷空气吹入电源,而有些电源则让风扇将热空气排出。有些产品可以让电源制造商改变风扇的方向。当系统和电源气流方向不同时,对用户可能会有帮助。这将最大限度地减少可能会导致电源风扇停转和过热的背压问题。
决定标准电源产品气流方向的是产品的使用方式、机械结构、工作环境、内部背压和可靠性。
机架安装设备的风扇方向
机架安装设备,如TDK-Lambda Genesys+ 系列直流可编程电源(图1),冷空气从设备前部吸入,较热的空气从后部排出。主要是为了避免热空气直接吹向操作员或技术人员,引起不适。这是大多数大型机架系统的标准配置,可利用安装在系统机柜顶部或背部的风扇将热量排出系统。可用管道将空气排出室外以降低空调成本
图1:Genesys+直流可编程电源
关键元器件的冷却
风扇在电源内的位置和风向是在产品开发早期就做出的决定。电解电容器广泛用于电源内部的多处电路中,其寿命很大程度上取决于其外壳温度。电容器温度每升高10℃,其使用寿命就会减半,因此必须相应地引入冷空气以避免早期现场故障。
输入(初级)部分的电容器用于存储能量,以允许产品在交流输入出现暂降(通常为10 到 20 毫秒)期间继续运行。电容器还用于输出(次级)滤波电路以减少高频纹波和控制电路。由于过热而导致的电容量损失可能表现为输出电压振荡、随机关机以及断电后无法重新启动等。
热敏元器件上的气流方向比较
我们以TDK-Lambda 1000W RWS1000B 封闭式电源(图2)为例,该电源带有内部风扇并有反向气流选项。
图2:TDK-Lambda 1000W RWS-B AC-DC电源
图 3将 RWS-B 的上盖移除,以显示风扇和电解电容器位置。通过该视图,我们可以查看风扇气流方向的优缺点。
图3:电解电容和风扇位置
输入和输出端子在产品的前面(左侧),风扇在背面(右侧)。红色箭头显示输入和输出电容器的位置。
排出热风的优点
如图 4 中箭头的大小所示,左侧进入电源的空气速度低于出口速度。这是因为有效横截面积大约是右侧(风扇)横截面积的两倍。低速空气不太可能吸入可能影响产品寿命的外部污染物(灰尘和污垢)。
图4:风扇将热空气吹出电源(出风)
冷空气从电源左侧通过吸入,经由输出电容器,使它们保持凉爽并延长其使用寿命。
排热风的坏处
输入电容器将接收较热的空气,但增加的导风挡板和位于盖子上的槽或孔可以缓解这种情况。通常,输入电容器对热的敏感度低于输出(滤波)电容器。
较低速度的空气不容易被引导到磁性器件等热的物体上。空气总是走阻力最小的路径热空气被吸入风扇轴承,这可能会影响风扇寿命。如果根据环境温度控制风扇转速,可减少轴承磨损。也可以使用更高质量或更高温度的风扇。
风扇吹入冷风的优点
从图 5 中可以看出,冷空气被吸入风扇轴承,从而延长了风扇寿命。
图5:风扇吹入冷空气
更高速度的冷空气会产生背压,并且可以利用挡板将其引导到热区域,例如磁性器件。这可以减少电源的降额,允许它在更高的环境温度下提供更多的功率。
风扇吹入冷风的缺点
当热空气从左侧排出时,输出电容器可能会变得更热。可以使用更大和/或更高质量的电容器,这样可以减少内部发热、运行温度更低并抵消缩短的使用寿命。
更多的污染物可能会被吸入电源。
许多风扇冷却电源在其数据表中提供“反向风扇”选项。通常,由于电源内的热性能降低或提高,以及通过风扇的热空气流动,最大工作环境温度可能会有所不同。
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