伴隨著直流電源向高頻化和小型化方向的發(fā)展，其功率密度也在不斷的提高，對(duì)電源發(fā)熱的研究也越來(lái)越不容忽視。直流電源中，溫度是影響可靠性的重要因素。在額定工作溫度以上，每上升10℃，設(shè)備的可靠性就會(huì)降低一半以上，超過(guò)了設(shè)備的使用壽命，造成電源故障，設(shè)備損壞。除可選擇低功耗器件和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以降低發(fā)熱外，高效、安全的冷卻方式已成為直流電源向高功率密度方向發(fā)展的關(guān)鍵。
蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流電源如何冷卻？
應(yīng)該明白，傳統(tǒng)的冷卻方式有三種：自然對(duì)流冷卻、強(qiáng)制空氣冷卻和強(qiáng)制水冷。由于空氣冷卻(自然對(duì)流，強(qiáng)迫風(fēng)冷)散熱技術(shù)能力有限，強(qiáng)制水冷散熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，因此直流電源亟待解決的問(wèn)題是采用具有良好冷卻能力和安全可靠的冷卻方式。蒸發(fā)冷卻技術(shù)不像空冷、水冷那樣依賴?yán)鋮s介質(zhì)帶走熱量，而是利用蒸發(fā)潛熱來(lái)加熱具有較高保溫低沸點(diǎn)的冷卻介質(zhì)。
當(dāng)前，傳統(tǒng)的蒸發(fā)冷卻完全浸入式、表面貼裝、冷卻噴射管，以及由加熱體和所選擇的冷卻溫度確定的結(jié)構(gòu)。DC電源熱源有一定數(shù)量、分散分布、散熱不均、熱源幾何形狀復(fù)雜等特點(diǎn)，采用全浸式蒸發(fā)冷卻可使電源管理模塊直接浸沒(méi)在冷卻介質(zhì)中，散熱裝置能充分地與冷卻介質(zhì)進(jìn)行直接接觸，冷卻效果好，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，可靠性高，是DC電源采用蒸發(fā)冷卻處理技術(shù)的首選結(jié)構(gòu)形式。
例如，對(duì)于DC電源的熱特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從理論分析、模擬模型和浸入冷卻研究、蒸發(fā)和熱特性的比較等角度，對(duì)12V/2kWDC電源進(jìn)行了對(duì)比研究。通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論分析的正確性，證明了采用全浸水蒸發(fā)冷卻技術(shù)冷卻直流電源的可行性和技術(shù)開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)。
直流全浸式蒸發(fā)冷卻電源不僅冷卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且具有穩(wěn)態(tài)溫升低、溫度分布均勻、動(dòng)態(tài)過(guò)程無(wú)局部過(guò)熱、熱應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)。另外，浸沒(méi)蒸發(fā)無(wú)需特殊管道設(shè)計(jì)的冷卻DC電源，具有裝置布置靈活、電源尺寸小、功率密度增大等優(yōu)點(diǎn)。
直流電源在開(kāi)機(jī)過(guò)程中主要器件的溫度環(huán)境變化率低，關(guān)機(jī)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)溫度過(guò)沖，降低溫度變化發(fā)展所帶來(lái)的熱沖擊和熱應(yīng)力，提高了電源管理運(yùn)行的安全性，適應(yīng)了直流電源冷卻技術(shù)的要求，在直流電源冷卻領(lǐng)域的研究具有良好的應(yīng)用前景。