文:  Brian Lu/ MWUSA Technical Service Dept.
brian@meanwellusa.com

由于客戶應(yīng)用環(huán)境與SPS設(shè)計(jì)差異，SPS制造商會(huì)設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)散熱方式的產(chǎn)品，一般常見(jiàn)的為自然對(duì)流、傳導(dǎo)散熱、強(qiáng)制對(duì)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(jiàn)的散熱方式比較說(shuō)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(duì)流	3-12
強(qiáng)制對(duì)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(duì)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(duì)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(dòng))	? 可廣泛使用 ? 低成本 ? 無(wú)額外功耗 ? 無(wú)聲噪與振動(dòng), 靜音運(yùn)作 ? 低維護(hù) ? 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)流散熱面必須保持清潔無(wú)異物與侵蝕	? 適用于低功率密度 ? 需要無(wú)無(wú)噪音無(wú)震動(dòng)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(dòng))	? 體積熱阻, 比被動(dòng)式散熱方式小 ? 散熱能力, 比被動(dòng)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(lái)異物, 譬如粉塵 ? 聲噪與振動(dòng) ? 需要提供額外電力驅(qū)動(dòng)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(dòng) ? 一般用于工業(yè)設(shè)備,資通訊, 戶外照明等
水冷 (主動(dòng))	? 優(yōu)良的散熱能力 ? 散熱效率高 ? 無(wú)噪音與振動(dòng), 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(duì)泄漏很敏感 ? 需要外接水冷機(jī)	? 適用于高到極高功率密度 ? 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

  
目前在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，對(duì)流冷卻和強(qiáng)制風(fēng)冷被廣泛采用，普遍被使用在產(chǎn)生較少熱或是中低功率的應(yīng)用中。針對(duì)產(chǎn)生較高熱量的應(yīng)用（例如光纖激光器）則大多利用水冷器通過(guò)水循環(huán)（水冷）來(lái)散熱。極高功率密度之大功率（約10KW以上）應(yīng)用也會(huì)使用水冷技術(shù)，以減小設(shè)備整體尺寸。利用既有的水冷機(jī)，具備水冷的電源產(chǎn)品是激光和極高功率密度之大功率設(shè)計(jì)應(yīng)用的首選。

明緯首款水冷電源PHP-3500系列，最高輸出可達(dá)3500W，透過(guò)并聯(lián)功能，最多可并聯(lián)四臺(tái)產(chǎn)品，以提供高達(dá)14,000W的功率。由于具備水冷功能，PHP-3500適用于光纖激光器和配備水冷機(jī)的高密度功率應(yīng)用。除了水冷之外，針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所需，PHP-3500系列也可以通過(guò)外部風(fēng)扇進(jìn)行冷卻散熱。兩種散熱模式主要差異在水冷可以有效降低電源內(nèi)部零件的溫度。從下方影片中，可以看到PHP-3500-48在水冷和風(fēng)冷的散熱模式下，MOSFET和電容器的溫度變化。使用水冷散熱的方式，MOSFET和電容器的溫度比風(fēng)冷低6~18°C。水冷技術(shù)不僅可以使電源內(nèi)部零件維持在一個(gè)更低的理想溫度，使產(chǎn)品具有更高的可靠性，也讓高功率應(yīng)用或光纖激光器的產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)更加小巧。