电源风扇冷却的气流方向是什么？
2021-06-04
中国电源产业网
导语：TDK株式会社总部位于日本东京，是一家为智能社会提供电子解决方案的全球领先的电子公司。主营铁氧体，是一种用于电子和磁性产品的关键材料;TDK还提供电源和能源装置、磁头等产品。
对于集成内置风扇的电源，有些电源让风扇将冷空气吹入电源，而有些电源则让风扇将热空气排出。有些产品可以让电源制造商改变风扇的方向。当系统和电源气流方向不同时，对用户可能会有帮助。这将最大限度地减少可能会导致电源风扇停转和过热的背压问题。
决定标准电源产品气流方向的是产品的使用方式、机械结构、工作环境、内部背压和可靠性。
机架安装设备的风扇方向
机架安装设备，如TDK-Lambda Genesys+ 系列直流可编程电源（图1），冷空气从设备前部吸入，较热的空气从后部排出。主要是为了避免热空气直接吹向操作员或技术人员，引起不适。这是大多数大型机架系统的标准配置，可利用安装在系统机柜顶部或背部的风扇将热量排出系统。可用管道将空气排出室外以降低空调成本
图1：Genesys+直流可编程电源
关键元器件的冷却
风扇在电源内的位置和风向是在产品开发早期就做出的决定。电解电容器广泛用于电源内部的多处电路中，其寿命很大程度上取决于其外壳温度。电容器温度每升高10℃，其使用寿命就会减半，因此必须相应地引入冷空气以避免早期现场故障。
输入（初级）部分的电容器用于存储能量，以允许产品在交流输入出现暂降（通常为10 到 20 毫秒）期间继续运行。电容器还用于输出（次级）滤波电路以减少高频纹波和控制电路。由于过热而导致的电容量损失可能表现为输出电压振荡、随机关机以及断电后无法重新启动等。
热敏元器件上的气流方向比较
我们以TDK-Lambda 1000W RWS1000B 封闭式电源（图2）为例，该电源带有内部风扇并有反向气流选项。
图2：TDK-Lambda 1000W RWS-B AC-DC电源
图 3将 RWS-B 的上盖移除，以显示风扇和电解电容器位置。通过该视图，我们可以查看风扇气流方向的优缺点。
图3：电解电容和风扇位置
输入和输出端子在产品的前面（左侧），风扇在背面（右侧）。红色箭头显示输入和输出电容器的位置。
排出热风的优点
如图 4 中箭头的大小所示，左侧进入电源的空气速度低于出口速度。这是因为有效横截面积大约是右侧（风扇）横截面积的两倍。低速空气不太可能吸入可能影响产品寿命的外部污染物（灰尘和污垢）。
图4：风扇将热空气吹出电源（出风）
冷空气从电源左侧通过吸入，经由输出电容器，使它们保持凉爽并延长其使用寿命。
排热风的坏处
输入电容器将接收较热的空气，但增加的导风挡板和位于盖子上的槽或孔可以缓解这种情况。通常，输入电容器对热的敏感度低于输出（滤波）电容器。
较低速度的空气不容易被引导到磁性器件等热的物体上。空气总是走阻力最小的路径
热空气被吸入风扇轴承，这可能会影响风扇寿命。如果根据环境温度控制风扇转速，可减少轴承磨损。也可以使用更高质量或更高温度的风扇。
风扇吹入冷风的优点
从图 5 中可以看出，冷空气被吸入风扇轴承，从而延长了风扇寿命。
图5：风扇吹入冷空气
更高速度的冷空气会产生背压，并且可以利用挡板将其引导到热区域，例如磁性器件。这可以减少电源的降额，允许它在更高的环境温度下提供更多的功率。
风扇吹入冷风的缺点
当热空气从左侧排出时，输出电容器可能会变得更热。可以使用更大和/或更高质量的电容器，这样可以减少内部发热、运行温度更低并抵消缩短的使用寿命。
更多的污染物可能会被吸入电源。
许多风扇冷却电源（如RWS1000B）在其数据表中提供“反向风扇”选项。通常，由于电源内的热性能降低或提高，以及通过风扇的热空气流动，最大工作环境温度可能会有所不同。
依赖系统气流冷却的开架式电源
以 TDK-Lambda 的开放式框架电源CUS600M（图 6）为例。该产品的额定功率为对流冷却时 400W（600W 峰值）或外部气流冷却时持续 600W。
图6：TDK-Lambda CUS600M电源
虽然不用担心一体式风扇可能存在的背压问题，但系统气流的方向可能会影响产品降额。CUS600M使用说明书显示，2.7m/s 气流的最佳方向是横向，离开大黑色电容器的一侧。（图7）。冷的空气首先施加到主变压器和功率因数校正升压电感器。
图7：根据冷却空气方向的降额百分比
为了提供这些数据，制造商使用热电偶对关键器件进行了多次温度测量。在进行测量时确保有足够的时间使温度稳定是非常重要的。
CUS600M 还提供外壳和一体式风扇选项（/EF型号，如图8）。这可以简化系统热管理并且无需进行过多的温度测量。
图8：TDK-Lambda CUS600M/EF电源
使用具有本地技术支持的电源制造商，他们将很乐意为您的系统产品选择最佳配置提供建议。制造商的网站应该有相关的技术文档可供用户随时使用，以设计产品并确保多年可靠、无故障运行。
编辑：中国电源产业网
来源：《电源工业》编辑部
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