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)過程無局部過熱、熱應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)。另外，浸沒蒸發(fā)無需特殊管道設(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)。
直流電源在開機(jī)過程中主要器件的溫度環(huán)境變化率低，關(guān)機(jī)過程中不會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)溫度過沖，降低溫度變化發(fā)展所帶來的熱沖擊和熱應(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。