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解決無風(fēng)扇電源供應(yīng)器的方案與應(yīng)用
一般內(nèi)置風(fēng)扇的交換式電源供應(yīng)器(SPS)在某些特定設(shè)備或環(huán)境使用中有些許困擾產(chǎn)生，例如不可避免的噪音、振動、額外的功耗、意外的機(jī)械故障、短期可靠性與粉塵碎屑等；反之，無風(fēng)扇SPS具有本體尺寸更小、安靜、可靠與靈活等優(yōu)點(diǎn)。為了解無風(fēng)扇SPS和內(nèi)置風(fēng)扇SPS的散熱設(shè)計(jì)與特性差異，下面將介紹SPS各種不同的散熱方式。
SPS效率與功率損耗
SPS效率是總輸出功率與輸入功率的百分比。SPS功率損耗主要來自于相關(guān)主動與被動組件, 例如開關(guān)器件、接面組件、電容與電感…等，由于相關(guān)組件一定會產(chǎn)生能量耗損并以熱的形式消散，因此SPS不可能達(dá)到100％的效率。然而藉由選擇適當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)慕M件仍然可以讓SPS實(shí)現(xiàn)95％以上甚至更高的效率。額外的功率損耗將影響SPS電氣與散熱特性，過多的損耗也容易造成組件電氣特性偏移與產(chǎn)品壽命的衰減。
SPS散熱方式
SPS設(shè)計(jì)差異，SPS制造商會設(shè)計(jì)相對應(yīng)散熱方式的產(chǎn)品，一般常見的為自然對流、傳導(dǎo)散熱、強(qiáng)制對流與水冷…等方式。不同的散熱與冷卻方式其散熱能力差異很大，可參考以下常見的散熱方式比較說明。
1.散熱方式與熱傳系數(shù)
散熱方式 | 熱傳系數(shù)(W/m2K) |
自然對流 | 3-12 |
強(qiáng)制對流 | 10-100 |
水冷 | 3000-7000 |
2.散熱方式與散熱能力
由上圖與表格可以明顯看出,水冷散熱方式相對于其他散熱方式有更高的散熱效益,當(dāng)然整體系統(tǒng)架構(gòu)上則需付出更高的成本，下表為針對SPS設(shè)計(jì)做三種不同散熱方式比較，包括優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和應(yīng)用。
| 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 應(yīng)用 | |
| 自然散熱 (被動) | • 可廣泛使用 • 低成本 • 無額外功耗 • 無聲噪與振動, 靜音運(yùn)作 • 低維護(hù) • 結(jié)構(gòu)簡單, 安裝容易 | • 散熱能力低 • 需要大散熱面積 • 散熱能力與方向性強(qiáng)相關(guān) • 在不同的環(huán)境下難以有效控制 散熱 • 對流散熱面必須保持清潔無異 物與侵蝕 | • 適用于低功率密度 • 需要無無噪音無震動 的環(huán)境, 譬如小功率 醫(yī)療設(shè)備, 室內(nèi)照明, 家電, 安防, 精密儀 器等 |
| 強(qiáng)制風(fēng)冷 (主動) | • 體積熱阻, 比被動式散熱 方式小 • 散熱能力, 比被動式散熱 方式高 • 可自定制冷卻性能 | • 短期可靠度 • 成本較高 • 需要經(jīng)常維護(hù)與更換 • 外來異物, 譬如粉塵 • 聲噪與振動 • 需要提供額外電力驅(qū)動風(fēng)扇 | • 適用于中到高功率密 度 • 系統(tǒng)本身非密閉有空 氣流動 • 一般用于工業(yè)設(shè)備, 資通訊, 戶外照明等 |
| 水冷 (主動) | • 優(yōu)良的散熱能力 • 散熱效率高 • 無噪音與振動, 運(yùn)作安靜 • 在高環(huán)溫下也能有效冷卻 • 提升SPS使用壽命 • 可在非常寬范圍溫度下運(yùn) 作 | • 復(fù)雜 • 成本較高 • 對泄漏很敏感 • 需要外接水冷機(jī) | • 適用于高功率密度 • 薄型化應(yīng)用 • 需要定溫循環(huán)的設(shè)備 • 惡劣環(huán)境 • 大多用于高功率工業(yè)設(shè)備, 例如工業(yè)雷射, 充電站等 |
明緯高功率無風(fēng)扇SPS產(chǎn)品簡介
尺寸更小(尺寸減小約50％)，高工作效率，更寬范圍的操作溫度，涵蓋廣泛的安全認(rèn)證和高性價(jià)比(性能/價(jià)格)，適合于各種應(yīng)用。UHP / PHP系列是針對解決客戶系統(tǒng)遭遇上述特定應(yīng)用困擾時(shí)，能完整解決終端系統(tǒng)麻煩的標(biāo)準(zhǔn)電源。
UHP / PHP系列的特點(diǎn)如下所示。
尺寸小, 可解決現(xiàn)代小型化設(shè)備的安裝限制。
無風(fēng)扇設(shè)計(jì)適用于在靜音環(huán)境中使用的設(shè)備且額外的好處是可提高系統(tǒng)的可靠性。
高效能與低耗能, 可讓設(shè)備整體節(jié)能效果更佳。
-30~+70℃超寬工作溫度，可適用于更多不同環(huán)境或場所。
通過UL/TUV62368-1, IEC/EN60950-1安規(guī)認(rèn)證。
符合IEC/EN60335-1, EN61558 OVC III規(guī)范。
可在5000m海拔上運(yùn)作。
UHP / PHP系列具有無風(fēng)扇和灌半膠設(shè)計(jì)，可為精密儀器、充電站、工控配電柜、工業(yè)4.0機(jī)器人應(yīng)用與資通電訊設(shè)備提供最佳的解決方案。如下的概要比較表，可供您快速參考，藉以了解UHP / PHP系列的主要區(qū)別，并根據(jù)需求挑選合適的產(chǎn)品。
| UHP-500 | UHP-750 | UHP-1000 | UHP-1500 | UHP-2500 | PHP-3500 | |
| 冷卻方式 | 被動式冷卻 | 被動式冷卻 | 被動式冷卻 | 被動式冷卻 | 被動式冷卻 | 水冷 |
| 輸入電壓 | 90~264Vac | 90~264Vac | 90~264Vac | 90~264Vac | 90~264Vac | 90~264Vac |
| 輸出電壓 | 4.2/ 5/ 12/ 15/ 24/ 36/ 48V | 12/ 24/ 36/ 48V | 24/ 48V | 24/ 48V | 24/ 48V | 24/ 48V |
| 效率 | 95% | 95% | 96% | 96% | 96% | 96% |
| 通訊接口 | ─ | ─ | ─ | CANBus PMBus | CANBus PMBus | CANBus PMBus |
| 尺寸 (L x W x H mm) | 232*81*31 | 237*100*41 | 240*115*41 | 290*140*41 | 310*140*60 | 380*140*60 |