Efektivní řízení tepla v napájecích zdrojích

Napájecí zdroje se používají na široké škále trhů, včetně komunikačních, automobilových, průmyslových, robotických, leteckých, lékařských, železničních, námořních a datových center. Kromě bezpečnostních norem, stability napájení, kompaktních rozměrů a požadavků na vysokou hustotu výkonu mají různá aplikační prostředí různé požadavky na tepelnou správu.

Zákazníci společnosti Cincon jsou rozmístěni po celém světě a na různých trzích panují různá provozní napětí, teploty a prostředí. Je velmi důležité zajistit stabilitu a spolehlivost napájení, protože překročení konstrukčních pravidel a podmínek použití může negativně ovlivnit životnost a spolehlivost koncových zařízení.

Co se týče tepelného managementu, společnost Cincon poskytuje informace o snižování napětí ve specifikacích produktu a v příslušných aplikačních poznámkách s pokyny pro instalaci. Kromě toho společnost Cincon nabízí praktické aplikační technické články, které více odpovídají skutečnému použití zákazníky. Tentokrát jsou aplikační a testovací údaje poskytovány také konstruktérům koncových výrobků jako reference pro tepelný management.

Tepelný management pro DC/DC Brick:

V sekci Brick je přípustný provoz při plném zatížení, pokud nejsou překročeny uvedené specifikace. Pokud teplota překročí specifikace, je většina výrobků vybavena ochranou proti přehřátí (OTP), která zabraňuje poškození v důsledku nadměrného tepla.

Například v datovém listu produktu CQB60W-110S je uvedena derivační křivka pro odpovídající chladič:

S trendem miniaturizace v různých průmyslových odvětvích se však požadavky na prostor zpřísňují. Kromě požadavků na velikost ventilátoru a průtok vzduchu se v mnoha systémech zvyšuje poptávka po robustních konstrukcích bez ventilátorů. Společnost Cincon se dlouhodobě věnuje vysoce účinným napájecím řešením bez ventilátorů a podobné požadavky dostává z různých aplikačních trhů. Diskutováním a ověřováním těchto požadavků se zákazníky společnost Cincon překonala řadu tepelných problémů, čímž zvýšila konkurenceschopnost celého systému na trhu.

Příklad testu 1: Železniční komunikační aplikace se sdíleným chladičem

Skutečné potřeby zákazníka, výška a velikost chladiče se liší od standardních specifikací uvedených v aplikační poznámce. Při použití dvou jednotek CQB60W-110S12 byl požadavek zákazníka na sdílený chladič o rozměrech 11 cm x 9 cm a výškové omezení menší než 1,2 cm.

Vzhledem k omezení velikosti a necentrálnímu umístění CQB60W-110S na chladiči byly použity materiály s vysokou tepelnou vodivostí, které odvádějí teplo do oblastí s nižší teplotou kolem zdroje tepla (pro tento test byly použity měděné desky). Tím se maximalizovalo využití tepelné kapacity chladiče, což umožnilo odvádět teplo přes žebra chladiče. Chladič nebyl připevněn, ale umístěn na dvě stejnosměrné cihly pomocí tepelné pasty pro přísnější test.

Testovací podmínky:

Vin: 110Vdc
Po1: 55 W, Po2: 35 W
Nepřetržitý provoz po dobu 8 hodin (bez OTP), přičemž teplota středu chladiče dosáhla na konci testu 95 °C.

(Rozsah provozní teploty skříně řady CQB60W-110S je -40 ℃ až +100 ℃.)

Díky vysoké tepelné vodivosti materiálu byl teplotní rozdíl mezi chladičem a středem cihly CQB60W-110S12 menší než 2 °C.

Okolní teplota: 70 ℃
*Termální komora společnosti Cincon je certifikována podle normy UL WTDP.

CFB750-300S12 DC Brick + chladič

Bez ventilátoru při okolní teplotě: 20 °C, přibližně 225 W.

Příklad testu 2: Chladiče x 2 + test materiálu s vysokou tepelnou vodivostí

Požadavky na použití: Teplota okolí: 25 °C, Po: 340W.

Dva chladiče stejné velikosti + materiál s vysokou tepelnou vodivostí, které nejsou připevněny k CFB750-300S, pro důkladnější test.

Teplotní komora	Změřil různé body na chladiči, aby potvrdil teplotní rozdíly napříč chladičem v důsledku vysoké tepelné vodivosti materiálu.

Při skutečném testu byly díky rovnoměrné tepelné vodivosti materiálu teplotní rozdíly napříč chladičem minimální. Údaje ze zkoušky jsou následující:

Po: Po: 237 W, teplota středového bodu chladiče pouze 68 - 69 °C.	Po: Po: 340 W, teplota středového bodu chladiče přibližně 80 °C.

*Termální komora společnosti Cincon má certifikát UL WTDP.

Tepelný management pro řadu AC/DC LFM:

Řada LFM je vybavena výkonovými komponentami s konstrukcí sink-down a polokotlíkovou konstrukcí, která poskytuje určitý stupeň odolnosti proti prachu a lepší tepelný management ve srovnání s chlazením CFM se spodní deskou. Níže uvedený diagram ukazuje derivační křivky pro LFM300S a LFM420S. Příklad aplikačního testu je proveden při teplotě Ta: 70 °C (vyznačeno v původních informacích).

LFM300S	LFM420S

Derivační křivka bez externí základní desky

Příklad testu: LFM300S, řada 420S

◆ kovový uzavřený kryt typu Fin.

◆ Rozměry skříně: Délka 35 cm x šířka 25 cm.

◆ Požadavek zákazníka: Okolní teplota 70 °C.

◆ Výškové omezení výkonu: (u řady LFM je výška 1 palec).

◆ Vstupní rozsah: 115 - 230Vac.

◆ Testování maximálního výstupního výkonu za těchto podmínek.

Okolní teplota: 70 °C (dlouhodobé testování do dosažení tepelné rovnováhy).

	LFM420S120
Vstupní napětí	115Vac / 60Hz	230Vac / 50Hz
Záznam teploty
Výstup	11,96V / 23,36A (Průměr z posledních 30 záznamů dat.)	11,96V / 26,45A (Průměr z posledních 30 záznamů dat.)
Výstup posledního záznamu	11.96V / 23.31A	11.96 / 26.4A
Po	≒ 278.7W	≒ 315.7W
*Termální komora společnosti Cincon má certifikát UL WTDP.

	LFM300S120
Vstupní napětí	115Vac / 60Hz	230Vac / 50Hz
Záznam teploty
Výstup	12,08 V / 14,9 A (Průměr z posledních 30 záznamů dat.)	12,06 V / 16,8 A (Průměr z posledních 30 záznamů dat.)
Výstup posledního záznamu	12,0 V / 14,96 A	12,0 V / 16,8 A
Po	≒ 180W	≒ 201W
*Termální komora společnosti Cincon má certifikát UL WTDP.

Závěr:

S trendem trhu směřujícím k miniaturizaci koncových výrobků mají konstruktéři vyšší požadavky na velikost napájecího zdroje, hustotu výkonu a specifikace provozní teploty. Splnění požadavku na provoz bez ventilátoru při zajištění stabilní a spolehlivé kvality napájení je pro společnost Cincon jako experta na návrh napájecích zdrojů neustálým cílem optimalizace. Partneři také sdílejí mnoho zkušeností a reálných aplikací produktů na různých trzích. V budoucnu bude společnost Cincon i nadále uvádět na trh další produkty, které splňují požadavky trhu, a usnadňovat tak konstruktérům koncových produktů jejich provoz a návrh.

Pro více informací kontaktujtesupport:office@vitecpower.com