Kakšen je vpliv temperature na komunikacijsko stikalno napajanje
Glavna komponenta komunikacijskega stikalnega napajalnika je visokofrekvenčni stikalni usmernik, ki postopoma dozoreva z razvojem teorije in tehnologije močnostne elektronike ter naprav močnostne elektronike. Usmernik sprejme tehnologijo mehkega preklopa, poraba energije postane manjša, temperatura nižja, prostornina in teža se močno zmanjšata, splošna kakovost in zanesljivost pa se nenehno izboljšujeta. Toda vsakič, ko se temperatura okolja dvigne za 10 stopinj, se življenjska doba glavnih napajalnih komponent skrajša za 50 odstotkov. Razlog za tako hiter upad življenja so temperaturne spremembe. Odpoved zaradi utrujenosti, ki jo povzročijo različne mikro in makro mehanske koncentracije napetosti, feromagnetni materiali in drugi deli, bodo sprožile različne vrste mikro notranjih napak pod stalnim delovanjem izmenične napetosti med delovanjem. Zato je zagotavljanje učinkovitega odvajanja toplote opreme nujen pogoj za zagotavljanje zanesljivosti in življenjske dobe opreme.
Razmerje med delovno temperaturo in zanesljivostjo ter življenjsko dobo komponent močnostne elektronike
Napajalnik je neke vrste oprema za pretvorbo električne energije. Med procesom pretvorbe mora porabiti nekaj električne energije, električna energija pa se pretvori v toploto in sprosti. Stabilnost in hitrost staranja elektronskih komponent sta tesno povezani s temperaturo okolja. Komponente močnostne elektronike so sestavljene iz različnih polprevodniških materialov. Ker se izguba močnostnih komponent razprši z njihovim lastnim segrevanjem, bo toplotni cikel več materialov z različnimi razteznimi koeficienti povzročil zelo veliko obremenitev in lahko celo privede do takojšnjega loma in okvare komponente. Če močnostni element dlje časa deluje pri nenormalnih temperaturnih pogojih, bo to povzročilo utrujenost, ki bo povzročila zlom. Zaradi življenjske dobe polprevodnikov zaradi toplotne utrujenosti je potrebno, da delujejo v razmeroma stabilnem in nizkem temperaturnem območju.
Istočasno bo hitra menjava toplote in mraza začasno povzročila temperaturno razliko v polprevodnikih, kar bo povzročilo toplotno obremenitev in toplotni šok. Komponente so izpostavljene toplotno-mehanskim obremenitvam in ob preveliki temperaturni razliki nastanejo napetostne razpoke v različnih materialnih delih komponent. prezgodnja okvara komponent. To tudi zahteva, da napajalne komponente delujejo v razmeroma stabilnem delovnem temperaturnem območju, zmanjšajo ostre spremembe temperature, da se odpravi vpliv toplotnega šoka in zagotovi dolgoročno zanesljivo delovanje komponent.
Vpliv delovne temperature na izolacijsko sposobnost transformatorja
Ko je primarno navitje transformatorja pod napetostjo, teče magnetni tok, ki ga ustvari tuljava, v železnem jedru. Ker je železno jedro samo po sebi prevodnik, bo na ravnini, pravokotni na magnetno silnico, ustvarjen induciran potencial, na prečnem prerezu železnega jedra pa bo nastala zaprta zanka za ustvarjanje toka, ki se imenuje "vrtinčni" . Ta "vrtinčni tok" poveča izgubo transformatorja in poveča dvig temperature transformatorja za ogrevanje jedra transformatorja. Izguba, ki jo povzroči "vrtinčni tok", se imenuje "izguba železa". Poleg tega je treba bakreno žico, ki se uporablja v transformatorju, naviti. Te bakrene žice imajo odpornost. Ko tok teče, bo upor porabil določeno količino energije in ta del izgube bo porabljen kot toplota. Ta izguba se imenuje "izguba bakra". Zato sta izguba železa in izguba bakra glavna razloga za dvig temperature transformatorja.
Ko se delovna temperatura transformatorja dvigne, bo to neizogibno povzročilo staranje tuljave. Ko se njegova izolacijska zmogljivost zmanjša, bo odpornost na udarce proti omrežni napetosti oslabljena. V tem času, če pride do udara strele ali električnega udara v omrežju, bo visoka povratna napetost na primarni strani transformatorja pokvarila transformator in onemogočila napajanje. Hkrati bo visoka napetost zaporedno povezana z glavno komunikacijsko opremo, kar bo povzročilo tveganje poškodbe glavne opreme.
Vpliv načina hlajenja na delovno temperaturo napajalnika
Odvajanje toplote napajalnika na splošno uporablja dve metodi: neposredno prevajanje in konvekcijsko prevajanje. Neposredna toplotna prevodnost je prenos toplotne energije vzdolž predmeta od visokotemperaturnega konca do nizkotemperaturnega konca, njegova sposobnost toplotne prevodnosti pa je stabilna. Konvekcijska prevodnost je proces, pri katerem je temperatura tekočine ali plina zaradi rotacijskega gibanja enakomerna. Ker konvekcijsko prevajanje vključuje proces moči, je hlajenje razmeroma gladko.
Lasni element je nameščen na kovinskem hladilnem telesu in z iztiskanjem vroče površine se lahko energija prenaša iz visoko in nizkoenergijskih teles, energija, ki jo lahko oddaja hladilno telo velike površine, pa ni veliko. Ta metoda prevajanja toplote se imenuje naravno hlajenje in ima daljši čas zakasnitve toplotne izgube. Količina prenosa toplote Q=KA△t (koeficient prenosa toplote K, površina prenosa toplote A, temperaturna razlika △t), če je notranja temperatura okolja visoka, bo absolutna vrednost △t majhna, potem zmogljivost odvajanja toplote te metode prenosa toplote se bo močno zmanjšala.
Napajalniku je dodan ventilator za hitro odvajanje toplote, akumulirane pri pretvorbi energije, iz napajalnika. Neprekinjen dovod zraka ventilatorja v hladilno telo je mogoče obravnavati kot konvekcijski prenos energije. Ta način hlajenja, poznan kot ventilatorsko hlajenje, ima kratek čas zakasnitve. Odvajanje toplote Q=Km△t (koeficient prenosa toplote K, kakovost zraka prenosa toplote m, temperaturna razlika △t), ko se hitrost ventilatorja zmanjša ali ustavi, se vrednost m hitro zmanjša in toplota, akumulirana v napajalnik bo težko razpršiti, kar bo močno povečalo hitrost staranja elektronskih komponent, kot so kondenzatorji in transformatorji v napajalniku, in vplivalo na stabilnost njihove izhodne kakovosti, kar bo sčasoma povzročilo izgorelost komponent in okvaro opreme.
