3） 热 辐 射 由 于 温 差 引 起 的 电 磁 波 传 播 称 为 热 辐 射 。 它 的 过 程 比 热 传 导 和 对 流 换 热 复 杂 得 多 。 它 是 将 物 体 的 一 部 分 热 能 转 换 成 电 磁 波 的 能 量 ， 通 过 能 传 递 电 磁 波 的 介 质 如 空 气 、 真 空 等 ， 向 四 周 传 播 出 去 ， 当 遇 到 其 它 物 体 时 ， 则 一 部 分 被 吸 收 再 转 化 为 热 能 ， 剩 下 的 则 被 反 射 回 来 。 各 种 物 体 所 散 发 出 来 的 红 外 线 ， 即 是 热 辐 射 的 一 种 。 在 真 空 或 空 气 中 ， 物 体 辐 射 出 去 的 辐 射 能 力 Φ ， 决 定 于 物 体 的 性 质 、 表 面 状 况 （ 如 颜 色 、粗 糙 度 等 ） 、 表 面 积 大 小 及 表 面 温 度 等 。 Φ =ε σ bA(T14－ T24)其 中 σ b为 波 尔 兹 曼 常 数 ， 值 为 5.67× 10－ 8， A为 辐 射 表 面 积 [m2]， T为 两 物 体 表 面 的 绝 对 温 度 [K],ε 为 表 面 黑 度 。 物 体 表 面 颜 色 越 深 ， 越 粗 糙 ， 辐 射 能 力 越 强 。
3.2 开 关 电 源 中 各 发 热 源 的 主 要 散 热 方 式
开 关 电 源 中 各 发 热 源 ， 如 整 流 桥 、 功 率 开 关 管 、 快 恢 复 二 极 管 、 磁 性 元 件 以 及 作 为 假 负 载 的 大 功 率 电 阻 等 ， 这 些 元 器 件 所 产 生 的 热 量 必 须 设 法 散 发 出 去 ， 一 般 热 设 计 所 采 用 的 散 热 方 式 主 要 是 传 导 换 热 和 对 流 换 热 。 即 所 有 发 热 元 器 件 均 先 固 定 在 散 热 器 上 ， 热 量 通 过 热 传 导 方 式 传 递 给 散 热 器 ， 散 热 器 上 的 热 量 再 通 过 对 流 换 热 的 方 式 由 空 气 带 出 机 箱 。 实 际 的 散 热 情 况 为 三 种 传 热 方 式 的 综 合 ， 可 以 用 牛 顿 公 式 来 统 一 表 达 ： Φ =KSτ ， 其 中 S为 散 热 表 面 积 ， K为 表 面 散 热 系 数 。 表 面 散 热 系 数 通 常 由 试 验 确 定 ， 在 一 般 的 工 程 流 体 力 学 中 有 数 据 可 查 。 它 把 传 热 的 三 种 形 式 全 部 统 一 起 来 了 。
通 过 Φ =KSτ ， 我 们 可 以 在 计 算 出 耗 散 功 率 以 后 ， 根 据 允 许 温 升 τ 来 确 定 散 热 表 面 积 S， 并 由 此 而 确 定 所 要 选 用 的 散 热 器 。 这 种 计 算 对 于 提 高 开 关 电 源 的 可 靠 性 、 功 率 密 度 、 性 价 比 等 都 有 着 重 要 意 义 。 在 相 当 多 的 情 况 下 ， 生 产 厂 家 为 了 降 低 电 源 模 块 的 成 本 ， 往 往 采 用 通 用 型 的 散 热 器 ， 这 些 散 热 器 的 设 计 并 不 一 定 非 常 合 适 。 对 于 特 定 的 要 求 高 可 靠 性 的 通 信 用 高 频 开 关 电 源 来 说 ， 有 针 对 性 地 设 计 专 门 的 散 热 器 就 显 得 很 重 要 。 例 如 新 西 兰 的 一 种 用 于 通 信 电 源 系 统 的 整 流 模 块 Intergy R2948（ 48 V/60 A） 单 模 块 输 出 功 率 2 900 W， 它 所 采 用 的 风 冷 散 热 为 前 进 风 ， 斜 上 出 风 方 式 ， 其 散 热 器 为 专 门 设 计 。 它 最 突 出 的 特 点 是 散 热 器 上 的 散 热 片 均 呈 一 定 的 斜 角 ， 可 将 流 过 的 空 气 导 向 斜 上 方 ， 这 种 流 向 符 合 热 空 气 由 下 往 上 流 动 的 物 理 特 性 ， 这 样 在 相 同 散 热 功 率 下 ， 可 以 降 低 对 空 气 流 速 的 要 求 。 同 时 ， 散 热 片 为 铸 铝 磨 砂 外 型 ， 表 面 粗 糙 度 大 ， 这 种 外 形 在 底 流 速 的 空 气 中 ， 更 容 易 使 层 流 转 变 成 紊 流 ， 进 而 提 高 换 热 系 数 。 综 合 这 两 种 特 性 ， 可 以 大 大 提 高 散 热 器 的 散 热 效 率 ， 从 而 在 相 同 功 率 输 出 和 其 它 外 界 条 件 下 ， 降 低 了 对 风 扇 转 速 的 要 求 ， 如 果 再 采 取 风 扇 随 功 率 输 出 大 小 的 无 级 调 速 ， 便 可 提 高 风 扇 的 寿 命 。 而 对 整 流 模 块 来 说 ， 风 扇 的 MTBF是 所 有 元 器 件 中 最 低 的 ， 一 直 都 是 制 约 整 流 模 块 提 高 MTBF的 瓶 颈 ， 所 以 采 取 各 种 措 施 提 高 散 热 效 率 来 延 长 风 扇 寿 命 就 具 有 非 常 积 极 的 意 义 。 原 华 为 电 气 公 司 ， 现 在 的 艾 默 生 网 络 能 源 公 司 的 部 分 产 品 也 有 类 似 设 计 ， 说 明 这 种 设 计 方 法 正 被 越 来 越 多 的 电 源 厂 家 采 用 。 由 于 这 种 散 热 器 需 要 定 做 ， 根 据 用 户 要 求 加 工 模 具 ， 故 成 本 高 一 些 ， 但 对 提 高 电 源 的 可 靠 性 还 是 相 当 有 益 的 。
4 结 语
综 上 所 述 ， 在 高 频 开 关 电 源 的 热 设 计 方 面 ， 需 要 考 虑 发 热 和 散 热 两 方 面 的 情 况 ， 优 先 采 用 降 低 发 热 的 各 类 技 术 ， 同 时 提 高 整 机 尤 其 是 散 热 器 的 散 热 效 率 。 这 种 设 计 思 想 从 部 分 厂 家 的 电 源 模 块 上 得 到 了 验 证 ， 为 从 事 电 源 设 计 的 人 员 提 供 了 一 点 可 以 借 鉴 的 设 计 方 法 。
参 考 文 献
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[3] 苏 开 才 ,毛 宗 源 .现 代 功 率 电 子 技 术 [M].北 京 ： 国 防 工业 出 版 社 ， 1995.
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本文关键字：开关电源 高频 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
