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热管在UPS/EPS里的应用与发展

来源:机房360 作者:Adah编辑 更新时间:2013-8-21 13:37:03

摘要: 随着电子技术的不断发展,半导体器件电路集成化程度越来越高,UPS/EPS往高频化方向发展,其组件的功率越来越大,而物理尺寸越来越小,热流密度也随之增加,高热流密度的形成带来了对电子元件更高的热控制要求。因此有效的解决散热问题已成为当前UPS/EPS设备亟待解决的关键技术。文中针对UPS/EPS设备的散热冷却问题综述了高效热管散热在该方面的应用现状及发展前景。

  另外一种使用自然散热方式的UPS/EPS是防爆型UPS/EPS。对于小容量UPS/EPS可以选用一般类型的散热器,要求散热面积在允许的范围内尽可能的大一些,散热肋片间距小一些,尽可能的增加热辐射面积;散热器采用氧化发黑工艺处理,以提高辐射率

  ②强迫风冷

  强迫风冷是普遍采用的一种散热方式。随着半导体器件技术的进步,其散热器也得到了飞速的发展,趋向标准化,系列化,通用化;而新产品则向低热阻,多功能,体积小,重量轻,适用于自动化生产与安装等方向发展。世界几大散热器生产商,产品多达上千个系列,并全部经过测试,提供了使用功率与散热器热阻曲线,为用户准确选用提供了方便。同时散热风机的发展也相当快,呈现出小体积,长寿命,低噪声,低功耗,大风量,高防护的特点。如DELTA CPU风扇体积只有25mm×25mm×10mm;日本SANYO长寿命风机可达200000h,防护等级可达IPX5;更有德国ebm大风量轴流风机,排风量高达5700m3/h。这些因素为设计者提供了非常广阔的选择空间。强迫风冷正是由于使用的器件(风机、散热器)选择比较容易,成本不是太高,UPS/EPS的容量可以做到从几十到几百kVA,甚至更高(采取单元并联方式),已被广为采用。

  ③水冷

  水冷是工业冷却较常用的一种方式。针对UPS/EPS这种设备选用该方式散热的很少,因为它的成本高、体积大。由于通用UPS/EPS的容量在几kVA到近百kVA,容量不是很大,很难将性价比做到让用户接受的程度,只有在特殊场合(如需要防爆)以及容量特别大的UPS/EPS中才采用这种方式。

  ④小结

  无论采用哪种散热方式,都应根据UPS/EPS的容量,确定它的功耗,选择适当的风机,以及适当的散热器,达到优良的性价比,同时也应将UPS/EPS所使用的环境因素充分考虑到。针对环境比较恶劣(高温,高湿,煤矿,油田,海上平台)的情况,必须采取相应的措施,确保UPS/EPS正常可靠的运行。从UPS/EPS本身,应尽可能的避免不利因素的影响,例如针对灰尘、风沙的影响可以进行密封处理,只有散热器风道与外界空气接触,避免了对UPS/EPS内部的影响;针对盐雾,潮湿等可以对UPS/EPS各部件进行绝缘喷涂处理;野外作业用UPS/EPS要加防护,做到防雨,防晒,防雾,防尘;对于高温高湿环境可以增加空调等设备进行降温除湿,给UPS/EPS一个良好的环境,确保UPS/EPS可靠运行。

  (3)散热器散热效果及选用的原则

  由热管以及均质金属传导出来的热量,最终需要和空气进行热交换散发出去,这项工作由大量金属散热片来完成,我们通常形象地称之为“鳍(qí)片”。综合材料的密度、热容、延展性等本质特性以及相关成本,金属铝和铜是被广泛应用在PC散热器中制作散热片的材料。铝的密度是2.7g/mm3,热容是900J/kg℃,铜的这两项参数分别为8.9g/mm3和390J/kg℃,通过这两个参数进行简单计算可以很容易的得出结论:相同质量下铝可以存储更多的热量,而在相同体积的情况下,铜在储热方面占优;另外需要注意的参数是导热系数,对应铝和铜的数值分别为735kJ/(M.H.K)和1386kJ/(M.H.K),这意味着铜材质可以更快的吸收和传导热量。

  理解以上结论对散热片进行分析就会变得比较容易:在相同的条件下,热容更大的散热片更容易以较低的温度和外界达到热平衡,而导热快的散热片更容易较快的在散热片局部达到热平衡。如果不考虑重量和成本原因,纯铜是理想的散热片材质,在相同散热表面积(通常对应相同体积)下有更大的储热和导热能力;铝则是次而求其次的选择,绝对储热能力不弱,但导热能力稍差。

      

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