Усиленное преобразование мощности

Тел. +38 (099) 400-68-99

Тел. +38 (057) 340-20-70

E-mail: kharkov@geua.com.ua

Заказать обратный звонок

Тел. +38 (099) 400-68-99

Тел. +38 (044) 596-46-26

E-mail: kiev@geua.com.ua

Заказать обратный звонок

Тел. +38 (099) 400-68-99

Тел. +38 (056) 785-42-32

E-mail: dnepr@geua.com.ua

Заказать обратный звонок

Тел. +38 (099) 400-68-99

Тел. +38(062) 310-14-01

E-mail: donetsk@geua.com.ua

Заказать обратный звонок

укр рус

Задать вопрос

  RussianУкраинский

Усиленное преобразование мощности

Усиленное преобразование мощности

Руководство по управлению температурным режимом для медицинских приборов

Надежное и надежное преобразование энергии раньше было исключительной необходимостью для критически важных центров обработки данных, интернет-провайдеров и отраслей связи. Однако сегодня проектировщики систем на множестве коммерческих и промышленных рынков рассматривают многие из этих самых надежных энергетических решений для решения своих задач - от отвода тепла и работы в суровых условиях до обеспечения надежного электропитания для «не сбоев» Приложения.

Например, потребность в высоконадежных и надежных источниках питания для военных и аэрокосмических применений существует уже давно. В аэрокосмических системах используются энергосистемы с избыточным резервированием, работающие в компактных корпусах, которые должны выдерживать различные температурные и атмосферные условия. В отрасли медицинского оборудования, особенно в продуктах для ухода за пациентами, надежные, безопасные и надежные энергосистемы должны обеспечивать жизненно важную поддержку, а также обеспечивать безопасную работу как для работников здравоохранения, так и для пациентов.

Многие промышленные установки - как в горячих, жестких производственных помещениях, так и на улице - в условиях экстремальной жары и погодных условий - требуют, чтобы блоки питания (БП) работали в чрезвычайно суровых условиях. Качество горячего, влажного и грязного воздуха может повлиять на производительность системы и общий жизненный цикл блока питания. Например, для электропитания в наружных условиях, например, в вещательном, сотовом или распределительном оборудовании, необходимо обеспечить надежную работу в любых условиях, включая экстремальную жару, дождь, снег или даже изменения атмосферных условий.

Когда мы рассматриваем эти приложения, инженеры-электрики и инженеры-электрики сталкиваются с рядом проблем: смягчение отказов механических систем охлаждения; рассеивание тепла, естественный побочный продукт преобразования энергии; и защита блоков питания от жестких внутренних и наружных элементов окружающей среды. 

Механическая Надежность

По иронии судьбы, благодаря достижениям в области цифрового управления и интеллектуальных систем преобразования энергии, многие блоки питания все еще полагаются на механические вентиляторы для направления воздушного потока по горячим поверхностям блока питания для отвода тепла. Использование вентиляторов для прямого охлаждения воздушного потока имеет смысл во многих приложениях, где плотность компонентов не является проблемой или когда в корпусе устройства достаточно места для достаточного воздушного потока.

Однако добавление механического элемента, такого как вентилятор, напрямую влияет на общую надежность, что является проблемой для надежных приложений, где доступ к системам для обслуживания или установки запасных частей является проблемой. Вентиляторы также способствуют снижению среднего времени между ошибками, повышая как частоту отказов системы, так и затраты на обслуживание. В наружных применениях накопление пыли и суровые условия работы также могут значительно ограничить надежность вентилятора. Кроме того, в некоторых приложениях, таких как больничные установки, где используется медицинское оборудование, шум, создаваемый постоянно вращающимся двигателем вентилятора, неприемлем для пациентов и персонала.

Смягчающее тепло

В суровых и суровых условиях, когда использование вентиляторов для уменьшения нагрева либо нецелесообразно, либо ненадежно, разработчики ищут альтернативные, безвентиляторные методы охлаждения, чтобы отводить тепло от блока питания и улучшать потенциальную мощность преобразования мощности, производительность и жизненный цикл компонентов.

Разработчики могут использовать ряд методов проводящего охлаждения, таких как радиаторы, тепловые трубки или холодные пластины, для проведения тепла через более холодные материалы и вдали от блока питания или других электронных компонентов. Радиатор состоит из металлического крепления, подключенного к блоку питания или другому компоненту для отвода тепла от его источника (см. Рисунок 2). Радиаторы, хотя и просты, могут занимать ценное физическое пространство, которое может лучше использоваться для других целей, а также увеличивают вес блока питания.

Использование тепловой трубы для отвода тепла предполагает использование трубы с циркулирующей жидкостью. Один конец трубы находится в контакте с горячей поверхностью, которая испаряет жидкость. Когда испаренная жидкость сталкивается с поверхностью охладителя в трубе, она конденсируется обратно в жидкое состояние и рециркулирует через систему охлаждения. Тепловые трубки могут быть эффективными в переносе тепла от источника тепла к механизму теплопередачи, однако разработчикам необходимо справляться с дополнительными требованиями к пространству и возможностью утечек, повреждающих электронику.

Третий метод, холодная тарелка, использует жидкость - воду или какой-либо другой хладагент - для отвода тепла. Как правило, холодная плита имеет небольшие трубы в металлических оболочках, встроенных под поверхность плиты. Когда хладагент движется по этим трубам, он отводит тепло от поверхности плиты. Опять же, дополнительное пространство, необходимое для этого метода охлаждения, может быть рассмотрено наряду с компенсацией возможной конденсации воды.

Дополнительный метод кондуктивного охлаждения, называемый «заливкой», включает заполнение корпуса блока питания теплопередающими материалами, такими как эпоксидные смолы, силиконовые эластомеры и уретан / полиуретан. Этот теплопроводящий материал переносит тепло в верхнюю часть герметичного корпуса, где наружный поток воздуха или другие охлаждающие среды отводят тепло.

В то время как рассеивание тепла является основной проблемой при проектировании, экстремальные холода при наружных условиях также создают проблемы с производительностью и надежностью источников питания. Сильный холод, хотя и не такой вредный, как сильный нагрев, может также привести к ненормальной работе компонентов, вызывая медленное время запуска, сильную пульсацию, нестабильность и т. Д. В большинстве случаев при запуске устройства температура компонента повышается, что приводит к операция в пределах спецификации через несколько минут. В некоторых случаях устройство может быть нагрето внешней нагревательной катушкой, чтобы обеспечить постоянную работу компонентов в пределах спецификации.

Разговор о воздушном охлаждении также должен включать обсуждение высоты и атмосферы. Проще говоря, на больших высотах более низкое давление или плотность воздуха может привести к менее эффективному конвекционному охлаждению. Например, энергоблок мощностью 100 Вт с номинальной рабочей температурой 50 С на уровне моря должен быть понижен до мощности менее 100 Вт на высоте 5000 метров над уровнем моря.

Модули повышенной прочности для питания на плате

Конструкция корпуса оборудования и методы охлаждения, описанные выше для блоков питания, также могут значительно смягчить проблемы, связанные с температурой и механическими нагрузками для питания, устанавливаемого на плате. Кроме того, для изолированных и неизолированных преобразователей постоянного тока разработчики могут использовать усиленные версии преобразователей постоянного тока, которые доступны у многих поставщиков. Эти прочные версии обычно подходят для рабочих температур до 105 C и могут выдерживать более высокие механические нагрузки, чем стандартные модули.

Суровые условия окружающей среды

Экологические проблемы - как на открытом воздухе, так и внутри зданий - также могут значительно снизить производительность, номинальную мощность и долговечность модулей преобразования энергии. Снаружи, как вода, так и влажность могут снизить производительность и надежность, в то время как внутри производственных помещений влажность, частицы воздуха и едкие пары создают аналогичные проблемы. В дополнение к влиянию на производительность и характеристики, грязь, пыль и влажность могут образовывать дуги между проводами компонентов высокого напряжения, повреждая компоненты.

Традиционно размещение крышки над системой и компонентами питания устраняет некоторые проблемы, но влажность, вода и грязь все еще могут попасть на печатную плату. Крышка может работать в ограниченном помещении, но, очевидно, не подходит для наружного применения.

Чтобы лучше защитить от воды и других загрязнений, разработчики питания могут указать конформное покрытие для силового компонента или для всей поверхности платы. Как правило, силиконовое или уретановое покрытие покрывает компонент, изолируя его от воды и влаги, грязи и потенциально едких паров. Этот метод может быть очень экономически эффективным способом защиты компонентов.

Это, однако, имеет недостаток; Конформные покрытия ограничивают поток охлаждающего воздуха, проходящего через устройство, снижая мощность или температуру. Например, компонент мощностью 100 Вт, рассчитанный на 65 ° С, хорошо работает в пределах технических характеристик, работающих при 50 ° С. Однако, когда воздушное охлаждение ограничено покрытием, температура устройства может повыситься и привести к ухудшению рабочих условий.

Избыточное тепло также может ухудшить работоспособность устройства преобразования энергии, такого как электролитический конденсатор, что со временем повлияет на его срок службы. Например, устройство, предназначенное для работы с максимальной производительностью в течение 10 лет, может столкнуться с падением производительности через 8 лет, если тепло не будет хорошо рассеиваться. 

Другой экстремальный подход к защите модулей преобразования энергии - независимо от того, используются ли они внутри или снаружи - заключается в размещении блока питания в герметичном корпусе. Несмотря на компромиссы между стоимостью и производительностью, этот подход полностью защищает устройство от загрязнения воздуха, влажности, воды и даже ряда физических воздействий - все они определены как «Защита от проникновения (IP)». 

Определение «жесткая» может также применяться к средам или процессам, в которых избыточная вибрация может повлиять на производительность, надежность или долговечность блока питания. Например, военные транспортные средства, фургоны для телевизионного вещания и моторные лодки подвергаются ударам и вибрации, которые передаются на блок питания, установленный внутри. Чтобы предотвратить сбои в этих условиях, блоки питания в этих настройках обычно используют антивибрационные составы, такие как вулканизация при комнатной температуре, клеевые герметики или конформные покрытия, чтобы удерживать компоненты, винты и платы на месте.

Проектировщики электроэнергии сталкиваются с рядом проблем, включая управление температурным режимом, механическую надежность и суровые условия окружающей среды, которые влияют на производительность, производительность и долговечность. Расширяющийся набор блоков питания предлагает комбинацию инструментов и подходов для удовлетворения растущих потребностей в преобразовании энергии в промышленных и коммерческих приложениях.