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直流电源蒸发冷却技术如何降温

更新时间  2021-1-15 来源: 阅读 426

随著直流电源向高频化和小型化的方向发展,其功率密度可以不断提高,对电源发热的研究也越来越不可忽视。直流电源中,温度是影响可靠性的重要因素。在设备的额定工作温度以上,每上升10℃,设备的可靠性就会下降一半以上,超过了设备的损坏程度,造成电源故障。除可选择低功耗器件和优化网络拓扑结构以降低发热外,高效、安全的冷却方式已成为直流电源向高功率密度方向发展的关键。
应该明白,传统的冷却方式有三种:自然对流冷却、强制空气冷却和强制水冷。由于空冷(自然对流,强迫风冷)散热技术能力有限,强制水冷散热管理系统结构复杂,可靠性低,因此直流电源亟待解决的问题是采用具有良好冷却能力和安全可靠的冷却方式。蒸发冷却技术不像空冷、水冷那样依赖于冷却介质带走热量,而是利用蒸发潜热来加热具有较高保温低沸点的冷却介质。
当前,传统的蒸发冷却完全浸入式、表面贴装、冷却喷射管,以及由加热体和所选择的冷却温度确定的结构。DC电源热源有一定数量、分散分布、散热不均、热源几何形状复杂等特点,采用全浸式蒸发冷却可使电源管理模块直接浸没在冷却介质中,散热装置能充分地与散热介质进行直接接触,冷却效果好,而且系统设计结构简单,可靠性高,是DC电源采用蒸发冷却处理技术的首选结构形式。
例如,对于直流电源的12V/2kW的研究人员,从理论分析、模拟建模、对DC电源热特性进行了角度的实验验证,对直流电源强制空气冷却的热特性、蒸发和热特性的比较进行了研究。通过数值模拟和实验,验证了理论分析的正确性,证明了采用全浸水蒸发冷却技术冷却直流电源的可行性和技术开发优势。
直流全浸式蒸发器不仅冷却结构简单,而且具有稳态温升低、温度分布均匀、动态过程无局部过热、热应力小等优点。另外,浸没蒸发无需特殊管道设计的冷却DC电源,具有装置布置灵活、电源尺寸小、功率密度增大等优点。
直流电源在开机过程中主要器件的温度环境变化率低,关机过程中无瞬时温度过冲,降低温度变化发展所带来的热冲击和热应力,提高了电源管理运行的安全性,适应了直流电源冷却技术的要求,在直流电源冷却领域的研究具有良好的应用前景。

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