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電源受熱的影響主要有轉換效率、電路板布局及散熱方式等方面影響,在模塊電源或電子系統中,通常選用風(fēng)冷冷卻這種散熱方式,因此,散熱片和軸流風(fēng)扇得到廣泛的應用。
由于軸流風(fēng)扇的工作原理是通過(guò)電機工作,帶動(dòng)與其相連的葉片使葉片以電機給定的轉速進(jìn)行旋轉,從而在葉片的前后產(chǎn)生一定的壓差,驅動(dòng)葉片周?chē)目諝庋仉姍C軸這一固定的方向進(jìn)行運動(dòng)。因此,軸流風(fēng)扇具有壓頭底、流量大等特點(diǎn)。
通常人們在選用軸流風(fēng)扇時(shí),也僅僅考慮了上述的幾個(gè)特點(diǎn),忽略了軸流風(fēng)扇葉片旋轉而給被迫產(chǎn)生流動(dòng)的空氣造成的一系列影響。實(shí)際上,通過(guò)軸流風(fēng)扇的流體并不完全是沿電機軸這一單方向進(jìn)行運動(dòng)的,在與電機軸垂直的風(fēng)扇葉片截面上也有一速度運動(dòng)分量。因此,通過(guò)軸流風(fēng)扇驅動(dòng)的流體實(shí)際上是以電機軸為軸線(xiàn),向前旋轉運動(dòng)著(zhù)的流動(dòng)流體。
通過(guò)軸流風(fēng)扇出口處的流體實(shí)際上是沿軸心旋轉向前流動(dòng)的流體,那么,風(fēng)扇的實(shí)際旋轉方向對電源內部的被冷卻區域有什么影響?
在模塊電源模型下,我們通過(guò)調整軸流風(fēng)扇的旋轉方向而不改變該模型網(wǎng)格的劃分,重新計算這兩個(gè)模型。待計算收斂后,通過(guò)對比在這兩種情況下電源內部流場(chǎng)的變化和溫度場(chǎng)的截面分布,來(lái)分析風(fēng)扇旋轉方向不同而對整個(gè)電源散熱的影響。
對比兩種分析結果,我們發(fā)現在該模型的分析過(guò)程中,風(fēng)扇旋轉方向對模塊電源內部的流場(chǎng)及溫度場(chǎng)的分布都有非常大的影響。從流場(chǎng)方面來(lái)看,由于該模型的整流橋部分尺寸比較低,PFC散熱器部分又比較高,在此種情況下風(fēng)扇的旋轉方向對流場(chǎng)有十分顯著(zhù)的影響。在風(fēng)扇為順時(shí)針?lè )较蛐D時(shí),整流橋散熱器周?chē)匿鰷u很小,流場(chǎng)比較通暢,有利于整流橋散熱器的散熱。然而在風(fēng)扇為逆時(shí)針?lè )较蛐D時(shí),整流橋散熱器周?chē)匿鰷u很多,不利于整流橋散熱器的散熱。這些差異也可以通過(guò)模塊電源截面溫度場(chǎng)的分布得到進(jìn)一步的證實(shí)。
仔細觀(guān)察風(fēng)扇在不同旋轉方向下的流場(chǎng)動(dòng)畫(huà),我們可以看出,風(fēng)扇旋轉方向之所以影響其后的流場(chǎng)分布是在于風(fēng)扇的旋轉方向決定了風(fēng)扇出口處流體呈螺旋狀流動(dòng)的螺旋方向。因此,我們在實(shí)際應用過(guò)程中應該充分利用這一現象,盡量避免不利于模塊電源內部關(guān)鍵功率元器件或大損耗功率元器件散熱的布局,確保熱設計的合理性、可靠性。
以上的分析只適用于采用軸流風(fēng)扇進(jìn)行強迫吹風(fēng)冷卻的場(chǎng)合。對于抽風(fēng)冷卻情形,由于風(fēng)扇出風(fēng)口流場(chǎng)的變化對其進(jìn)風(fēng)口沒(méi)有什么影響,因此風(fēng)扇旋轉方向對模塊電源內部的散熱是沒(méi)有影響的。