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

由于客戶應(yīng)用環(huán)境與SPS設(shè)計差異，SPS制造商會設(shè)計相對應(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)計做三種不同散熱方式比較，包括優(yōu)點、缺點和應(yīng)用。
 

	優(yōu)點	缺點	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, 靜音運作 ? 低維護 ? 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作	? 復(fù)雜 ? 成本較高 ? 對泄漏很敏感 ? 需要外接水冷機	? 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

  
目前在開關(guān)電源設(shè)計中，對流冷卻和強制風(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水循環(huán)（水冷）來散熱。極高功率密度之大功率（約10KW以上）應(yīng)用也會使用水冷技術(shù)，以減小設(shè)備整體尺寸。利用既有的水冷機，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)計應(yīng)用的首選。

明緯首款水冷電源PHP-3500系列，最高輸出可達3500W，透過并聯(lián)功能，最多可并聯(lián)四臺產(chǎn)品，以提供高達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的高密度功率應(yīng)用。除了水冷之外，針對工業(yè)自動化應(yīng)用所需，PHP-3500系列也可以通過外部風(fēng)扇進行冷卻散熱。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)計更加小巧。