文: 顾晓东博士/ 研发部

一般内置风扇的交换式电源供应器(SPS)在某些特定设备或环境使用中有些许困扰产生，例如不可避免的噪音、振动、额外的功耗、意外的机械故障、短期可靠性与粉尘碎屑等；反之，无风扇SPS具有本体尺寸更小、安静、可靠与灵活等优点。为了解无风扇SPS和内置风扇SPS的散热设计与特性差异，下面将介绍SPS各种不同的散热方式。
 
SPS效率与功率损耗

SPS效率是总输出功率与输入功率的百分比。SPS功率损耗主要来自于相关主动与被动组件, 例如开关器件、接面组件、电容与电感…等，由于相关组件一定会产生能量耗损并以热的形式消散，因此SPS不可能达到100％的效率。然而藉由选择适当的电气设计、散热设计和适当的组件仍然可以让SPS实现95％以上甚至更高的效率。额外的功率损耗将影响SPS电气与散热特性，过多的损耗也容易造成组件电气特性偏移与产品寿命的衰减。
 

SPS散热方式

SPS设计差异，SPS制造商会设计相对应散热方式的产品，一般常见的为自然对流、传导散热、强制对流与水冷…等方式。不同的散热与冷却方式其散热能力差异很大，可参考以下常见的散热方式比较说明。

1. 散热方式与热传系数

散热方式	热传系数(W/m2K)
自然对流	3-12
强制对流	10-100
水冷	3000-7000

 

2. 散热方式与散热能力

 
     由上图与表格可以明显看出,水冷散热方式相对于其他散热方式有更高的散热效益,当然整体系统架构上则需付出更高的成本，下表为针对SPS设计做三种不同散热方式比较，包括优点、缺点和应用。
  
 

	优点	缺点	应用
自然散热 (被动)	• 可广泛使用 • 低成本 • 无额外功耗 • 无声噪与振动, 静音运作 • 低维护 • 结构简单, 安装容易	• 散热能力低 • 需要大散热面积 • 散热能力与方向性强相关 • 在不同的环境下难以有效控制   散热 • 对流散热面必须保持清洁无异   物与侵蚀	• 适用于低功率密度 • 需要无无噪音无震动   的环境, 譬如小功率   医疗设备, 室内照明,   家电, 安防, 精密仪   器等
强制风冷 (主动)	• 体积热阻, 比被动式散热   方式小 • 散热能力, 比被动式散热   方式高 • 可自定制冷却性能	• 短期可靠度 • 成本较高 • 需要经常维护与更换 • 外来异物, 譬如粉尘 • 声噪与振动 • 需要提供额外电力驱动风扇	• 适用于中到高功率密   度 • 系统本身非密闭有空   气流动 • 一般用于工业设备,   资通讯, 户外照明等
水冷 (主动)	• 优良的散热能力 • 散热效率高 • 无噪音与振动, 运作安静 • 在高环温下也能有效冷却 • 提升SPS使用寿命 • 可在非常宽范围温度下运   作	• 复杂 • 成本较高 • 对泄漏很敏感 • 需要外接水冷机	• 适用于高到极高功率密度 • 薄型化应用 • 需要定温循环的设备 • 恶劣环境 • 大多用于高功率工业设备, 例如工业雷射, 充电站等

 
明纬高功率无风扇SPS产品简介


尺寸更小(尺寸减小约50％)，高工作效率，更宽范围的操作温度，涵盖广泛的安全认证和高性价比(性能/价格)，适合于各种应用。UHP / PHP系列是针对解决客户系统遭遇上述特定应用困扰时，能完整解决终端系统麻烦的标准电源最佳选择。
   UHP / PHP系列的特点如下所示。

1. 尺寸小, 可解决现代小型化设备的安装限制。
2. 无风扇设计适用于在静音环境中使用的设备且额外的好处是可提高系统的可靠性。
3. 高效能与低耗能, 可让设备整体节能效果更佳。
4. -30~+70℃超宽工作温度，可适用于更多不同环境或场所。
5. 通过UL/TUV62368-1, IEC/EN60950-1安规认证。
6. 符合IEC/EN60335-1, EN61558 OVC III规范。
7. 可在5000m海拔上运作。

  
UHP / PHP系列具有无风扇和灌半胶设计，可为精密仪器、充电站、工控配电柜、工业4.0机器人应用与资通电讯设备提供最佳的解决方案。如下的概要比较表，可供您快速参考，藉以了解UHP / PHP系列的主要区别，并根据需求挑选合适的产品。
 

	UHP-500	UHP-750	UHP-1000	UHP-1500	UHP-2500	PHP-3500
冷却方式	被动式冷却	被动式冷却	被动式冷却	被动式冷却	被动式冷却	水冷
输入电压	90~264Vac	90~264Vac	90~264Vac	90~264Vac	90~264Vac	90~264Vac
输出电压	4.2/ 5/ 12/ 15/ 24/ 36/ 48V	12/ 24/ 36/ 48V	24/ 48V	24/ 48V	24/ 48V	24/ 48V
效率	95%	95%	96%	96%	96%	96%
通讯接口	─	─	─	CANBus PMBus	CANBus PMBus	CANBus PMBus
尺寸 (L x W x H mm)	232*81*31	237*100*41	240*115*41	290*140*41	310*140*60	380*140*60