開關(guān)電源冷卻方式對性能和使用壽命的影響

中心議題：

溫度對開關(guān)電源性能和壽命的影響

冷卻方式對電源工作溫度的影響

電源散熱的主要方法及優(yōu)缺點

解決方案：

自然冷卻

風扇冷卻

風扇和自然冷卻相結(jié)合

通信開關(guān)電源是通信的基礎(chǔ)設(shè)施，一旦出現(xiàn)故障就會導致非常嚴重的后果。我們在實踐工作中的統(tǒng)計結(jié)果證實，造成數(shù)據(jù)丟失、硬件故障和停機的主要原因是通信開關(guān)電源系統(tǒng)的失效。而電源機房工作環(huán)境溫度的變化對開關(guān)電源的工作穩(wěn)定性能和使用壽命及其相關(guān)，因此，電源選擇合適的冷卻方式,可以保證通信電源的可靠使用。

一、溫度對通信開關(guān)電源性能和壽命的影響

通信開關(guān)電源的主要部件是高頻開關(guān)整流器，它是伴隨功率電子學理論和技術(shù)及功率電子器件的發(fā)展而逐漸發(fā)展成熟的。采用軟開關(guān)技術(shù)的整流器，功耗變得更小，溫度更低，體積和重量都有大幅度下降，整體質(zhì)量和可靠性不斷提高。但是每當環(huán)境溫度升高10℃時，主要功率元件的壽命減少50％。出現(xiàn)這樣壽命迅速下降的原因都是由于溫度的變化。由各種微觀和宏觀機械應(yīng)力集中所導致的疲勞失效,鐵磁性材料及其他零部件運行時在交變應(yīng)力持續(xù)作用下,將萌生多種類型的微觀內(nèi)部缺陷。因此保證設(shè)備的有效散熱，是保證設(shè)備可靠性和壽命的必要條件。

1、工作溫度與功率電子組件的可靠性和壽命的關(guān)系

電源是一種電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，在轉(zhuǎn)換過程中本身需要消耗掉一些電能，而這些電能則被轉(zhuǎn)化為熱量釋出。電子元件工作的穩(wěn)定性與老化速度是和環(huán)境溫度息息相關(guān)的。功率電子組件是由多種半導體材料組成的。由于功率元件工作時的損耗是由其自身發(fā)熱來散失，所以膨脹系數(shù)不同的多種材料相互聯(lián)系的熱循環(huán)會引起非常顯著的應(yīng)力，甚至有可能導致瞬間斷裂，使元件失效。若功率元件長期工作在異常的溫度條件下，會引發(fā)將導致斷裂的疲勞。由于半導體存在熱疲勞壽命，這就要求其應(yīng)該工作在相對穩(wěn)定和低的溫度范圍內(nèi)。

同時快速的冷熱變化會暫時的產(chǎn)生半導體溫度差，從而會產(chǎn)生熱應(yīng)力與熱沖擊。使元件承受熱DD機械應(yīng)力，當溫差過大時，導致元件的不同材料部分產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。使元件過早失效。這也就要求功率元件應(yīng)工作在相對穩(wěn)定的工作溫度范圍內(nèi)，減少溫度的急劇變化，以消除熱應(yīng)力沖擊的影響，保證元件長期可靠的工作。

2、工作溫度對變壓器的絕緣能力影響

變壓器的初級繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動，由于鐵心本身是導體，在垂直于磁力線的平面上會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，稱為“渦流”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加，并使變壓器的鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗稱為“鐵損”。另外要繞制變壓器使用的銅線，這些銅導線存在著電阻，電流流過時這電阻會消耗一定的功率，這部分損耗變成熱量而消耗，稱這種損耗為“銅損”。所以鐵損和銅損是變壓器工作產(chǎn)生溫升的主要原因。

由于變壓器工作溫度升，必然造成線圈老化，當其絕緣性能下降后，導致抗市電的沖擊能力減弱。這時若有雷擊或市電浪涌出現(xiàn)時，在變壓器的初級出現(xiàn)的高反壓會將變壓器擊穿，使電源失效，同時還有高壓串入通信主設(shè)備，組成主設(shè)備損壞的危險。