用於開關電源的散熱方法與流程
2023-04-27 15:48:01 1
本發明涉及開關電源領域，尤其涉及一種用於開關電源的散熱方法。
背景技術：
隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關係日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發展。
隨著信號電源模塊尺寸越做越小，而模塊功率越做越大，其功率器件在工作時都會產生很大熱量，這些熱量如果不及時散去，會導致電源模塊內部溫度迅速升高而損壞功率器件，進而導致模塊故障，因此，通常在開關電源的外殼與印刷線路板之間設置散熱片或風扇等散熱裝對開關電源模塊散熱。
然而，目前用於散熱的風扇的轉速一般設置為定速，不能根據溫升變化調節風量，一定程度上造成資源浪費，因此，需要一種能根據開關電源模塊散熱的溫度調節風扇風量的散熱裝置。
技術實現要素：
本發明意在提供一種用於開關電源的散熱方法，以解決現有技術中開關電源模塊散熱裝置不能根據溫升變化調節風量的問題。
本發明提供的基礎方案為：用於開關電源的散熱方法，包括以下內容：
1）開關電源工作，散熱風扇開始轉動，隨著開關電源工作時間變長，開關電源中的發熱器件溫度升高，當開關電源發熱器件溫度超過40°，設於滑槽中的氣囊內的食醋沸騰產生氣體使氣囊膨脹，膨脹後的氣囊推動下扇葉上的滑塊在滑槽上滑動，使扇葉組的上扇葉和下扇葉錯開，散熱風扇產生的風量變大；
2）發熱器件溫度降低，氣囊中的食醋產生的氣體開始減少氣囊開始收縮，連接在氣囊上的滑塊受到一個沿氣囊收縮的拉力，滑塊沿著上扇葉上的滑槽往回移動，同時滑塊帶著下扇葉往滑塊移動方向移動，上扇葉與下扇葉逐漸重疊，扇葉組面積變小，散熱風扇產生的風量變小；
3）開關電源停止工作，散熱風扇停止轉動，氣囊中的氣體冷卻形成液體，氣囊收縮，滑塊復位，上下扇葉完全重疊。
基礎方案的工作原理：根據開關電源安規溫度標準可知，開關電源發熱器件的溫度應為45°~65°，當超過該溫度時，會造成開關電源效率下降，元器件損壞。開關電源工作時，當溫度傳感器檢測到開關電源發熱器件溫度上升，控制器控制散熱風扇轉動對其散熱，同時因散熱風扇在電源啟動後才工作，降低了開關電源的啟動功率，有效減少因過流對開關電源產生的影響。
由於食醋的沸點較低，一般為40°~60°，當開關電源發熱器件溫度超過40°，氣囊內的食醋沸騰產生氣體使氣囊膨脹，膨脹後的氣囊推動滑塊在滑槽上滑動，上扇葉和下扇葉錯開，由於風量與扇葉面積成正比，扇葉越大，風量越大，從而加快開關電源的散熱，同時發熱器件溫度越高食醋產生的氣體越多，進而上扇葉和下扇葉錯開的範圍越大，直至扇葉組完全打開成兩片扇葉，不僅加快開關電源的散熱，扇葉的增加還加強了散熱風扇散發風量的穩定性，還降低了散熱風扇的噪聲。
當發熱器件溫度降低，氣囊中的食醋產生的氣體開始減少，氣囊開始收縮，連接在氣囊上的滑塊受到一個沿氣囊收縮的拉力，滑塊沿著上扇葉上的滑槽往回移動，同時滑塊帶著下扇葉往滑塊移動方向移動，上扇葉與下扇葉逐漸重疊，扇葉組面積變小，散熱風扇產生的風量變小。
開關電源停止工作，散熱風扇停止轉動，氣囊中的氣體冷卻形成液體，氣囊收縮，滑塊復位，上下扇葉完全重疊。
基礎方案的有益效果是：
1、根據溫度控制散熱風扇的啟動可有效降低開關電源的啟動效率，而且在一定程度上實現是按需啟動，節約了能源；
2、扇葉組可根據開關電源發熱器件的溫度，自動調節的大小和個數，由於扇葉越大越多，風量越大，從而加快了開關電源的散熱，有效控制了開關電源的整體溫升，降低了元器件的失效率，大大提升了開關電源的可靠性，提高了開關電源的平均無故障時間（mtbf），而且扇葉的增加還加強了散熱風扇散發風量的穩定性，保證了散熱均勻，降低了散熱風扇的噪聲。
進一步，還包括以下內容：控制器可根據溫度傳感器檢測的溫度的大小輸出pwm信號，實時調節轉子轉速。有益效果：可以根據溫度的大小，控制器實時調整驅動散熱風扇的pwm控制信號的佔空比，通過pwm控制信號控制供電電壓的佔空比，實時轉子轉速的調節，實現按需散熱，節約能源。
進一步，還包括以下內容：當溫度傳感器檢測到開關電源發熱器件恢復至安全溫度時，控制器控制散熱風扇停止轉動。有意效果：當溫度恢復至安全溫度時，散熱風扇停止轉動，可有效解決能源。
進一步，所述扇葉組有4組。有益效果：有助於增加散熱風扇運行的穩定性和散發風量的均勻性。
進一步，所述上扇葉與下扇葉之間留有縫隙。有益效果：留有的縫隙可增加氣流的流動，減小阻力，同時還有效增加風量。
進一步，所述上扇葉與下扇葉之間的縫隙為3~6mm。有益效果：3~6mm的縫隙為最優縫隙，過大則增大了開關電源的體積，增加成本，過小則不利於氣流的流動。
附圖說明
圖1為本發明開關電源散熱裝置實施例的氣囊未膨脹時結構示意圖；
圖2為本發明開關電源散熱裝置實施例圖1中a部分的放大圖；
圖3為本發明開關電源散熱裝置實施例的氣囊膨脹時的結構示意圖；
圖4為本發明開關電源散熱裝置實施例圖3中b部分的放大圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：
說明書附圖中的附圖標記包括：扇框1、定子2、轉子3、輪轂4、扇葉組5、上扇葉6、下扇葉7、滑槽8、氣囊9、滑塊10。
實施例基本如圖1、圖2、圖3、圖4所示：
用於開關電源的散熱方法，包括以下內容：
1）開關電源工作，散熱風扇開始轉動，隨著開關電源工作時間變長，開關電源中的發熱器件溫度升高，當開關電源發熱器件溫度超過40°，設於滑槽中的氣囊內的食醋沸騰產生氣體使氣囊膨脹，膨脹後的氣囊推動下扇葉上的滑塊在滑槽上滑動，使扇葉組的上扇葉和下扇葉錯開，散熱風扇產生的風量變大；
2）發熱器件溫度降低，氣囊中的食醋產生的氣體開始減少氣囊開始收縮，連接在氣囊上的滑塊受到一個沿氣囊收縮的拉力，滑塊沿著上扇葉上的滑槽往回移動，同時滑塊帶著下扇葉往滑塊移動方向移動，上扇葉與下扇葉逐漸重疊，扇葉組面積變小，散熱風扇產生的風量變小；
3）開關電源停止工作，散熱風扇停止轉動，氣囊中的氣體冷卻形成液體，氣囊收縮，滑塊復位，上下扇葉完全重疊。
為了實現上述方法，本實施例中還公開了一種用於開關電源的散熱裝置，包括散熱風扇，所述散熱風扇包括扇框1和收容於扇框1內的定子2及轉子3，所述轉子3可相對定子2旋轉，所述轉子3包括輪轂4及若干自輪轂4向外呈發散狀的扇葉組5，還包括溫度傳感器和控制器，溫度傳感器用於感應開關電源發熱器件溫度，將感應到的溫度信號傳遞給控制器，控制器根據溫度的大小輸出pwm信號，實時調節轉子3轉速，根據溫度控制散熱風扇的啟動可有效降低開關電源的啟動效率，而且在一定程度上實現是按需啟動，節約了能源；其中控制器採用單片機at89s52，溫度傳感器採用ds18b20。
其中，為了增加散熱風扇運行的穩定性和散發風量的均勻性，扇葉組5由4組組成，且每組扇葉組5包括上扇葉6和下扇葉7，所述上扇葉6和下扇葉7可重疊在一起，上扇葉6與輪轂4固定連接，下扇葉7與輪轂4滑動連接，下扇葉7可沿著輪轂4的邊緣滑動，上扇葉6沿著轉子3轉動的方向設有呈弧形的滑槽8，所述滑槽8的一端穿過上扇葉6的邊緣，滑槽8的另一端未貫穿上扇葉6的邊緣；未貫穿上扇葉6邊緣的滑槽8一端內設有氣囊9，下扇葉7上固定安裝有與滑槽8滑動配合的滑塊10，氣囊9的一端與未貫穿上扇葉6邊緣的滑槽8一端連接，氣囊9的另一端與滑塊10連接，所述氣囊9內裝有食醋，食醋沸騰產生氣體撐開氣囊9，氣囊9推動滑塊10在滑槽8上滑動，上扇葉6和下扇葉7分開。
因長時間使用，食醋存在蒸發完的可能，為了便於氣囊9的更換，保證開關電源散熱裝置的正常工作，氣囊9分別與上扇葉7和滑塊10採用可拆卸連接，優選採用粘貼扣連接。
扇葉組5可根據開關電源發熱器件的溫度，自動調節扇葉的個數，由於扇葉越大越多，風量越大，從而加快了開關電源的散熱，有效控制了開關電源的整體溫升，降低了元器件的失效率，大大提升了開關電源的可靠性，提高了開關電源的平均無故障時間（mtbf），而且扇葉的增加還加強了散熱風扇散發風量的穩定性，保證了散熱均勻，降低了散熱風扇的噪聲。
為了增加氣流的流動，減小阻力，同時增加風量，上扇葉6與下扇葉7之間留有縫隙，其中優選縫隙為3~6mm，因為縫隙過大則增大了開關電源的體積，增加成本，過小則不利於氣流的流動。
根據開關電源安規溫度標準可知，開關電源發熱器件的溫度應為45°~65°，當超過該溫度時，會造成開關電源效率下降，元器件損壞。開關電源工作時，當溫度傳感器檢測到開關電源發熱器件溫度上升，控制器控制散熱風扇轉動對其散熱，同時因散熱風扇在電源啟動後才工作，降低了開關電源的啟動功率，有效減少因過流對開關電源產生的影響。
由於食醋的沸點較低，一般為40°~60°，當開關電源發熱器件溫度超過40°，氣囊9內的食醋沸騰產生氣體使氣囊9膨脹，膨脹後的氣囊9推動滑塊10在滑槽8上滑動，上扇葉6和下扇葉7錯開，由於風量與扇葉面積成正比，扇葉越大，風量越大，從而加快開關電源的散熱，同時發熱器件溫度越高食醋產生的氣體越多，進而上扇葉6和下扇葉7錯開的範圍越大，直至扇葉組5完全打開成兩片扇葉，不僅加快開關電源的散熱，扇葉的增加還加強了散熱風扇散發風量的穩定性，還降低了散熱風扇的噪聲。
當發熱器件溫度降低，氣囊9中的食醋產生的氣體開始減少，氣囊9開始收縮，連接在氣囊9上的滑塊10受到一個沿氣囊9收縮的拉力，滑塊10沿著上扇葉6上的滑槽8往回移動，同時滑塊10帶著下扇葉7往滑塊10移動方向移動，上扇葉6與下扇葉7逐漸重疊，扇葉組5面積變小，散熱風扇產生的風量變小。
開關電源停止工作，散熱風扇停止轉動，氣囊9中的氣體冷卻形成液體，氣囊9收縮，滑塊10復位，上下扇葉7完全重疊。
控制器還可根據溫度傳感器檢測的溫度的大小輸出pwm信號，實時調節轉子3轉速。可以根據溫度的大小，控制器實時調整驅動散熱風扇的pwm控制信號的佔空比，通過pwm控制信號控制供電電壓的佔空比，實時轉子3轉速的調節，實現按需散熱，節約能源。
以上所述的僅是本發明的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述，所屬領域普通技術人員知曉申請日或者優先權日之前發明所屬技術領域所有的普通技術知識，能夠獲知該領域中所有的現有技術，並且具有應用該日期之前常規實驗手段的能力，所屬領域普通技術人員可以在本申請給出的啟示下，結合自身能力完善並實施本方案，一些典型的公知結構或者公知方法不應當成為所屬領域普通技術人員實施本申請的障礙。應當指出，對於本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護範圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護範圍應當以其權利要求的內容為準，說明書中的具體實施方式等記載可以用於解釋權利要求的內容。