CN107295791B - 用于开关电源的散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开关电源的散热方法，包括以下内容：1）开关电源工作，散热风扇开始转动，随着开关电源工作时间变长，开关电源中的发热器件温度升高，当开关电源发热器件温度超过40°，设于滑槽中的气囊内的食醋沸腾产生气体使气囊膨胀，膨胀后的气囊推动下扇叶上的滑块在滑槽上滑动，上扇叶和下扇叶错开，风量变大；2）发热器件温度降低，气囊中的食醋产生的气体开始减少气囊开始收缩，上扇叶与下扇叶逐渐重叠，风量变小；3）开关电源停止工作，散热风扇停止转动，气囊中的气体冷却形成液体，气囊收缩，滑块复位，上下扇叶完全重叠。本方案可解决现有技术中开关电源模块散热装置不能根据温升变化调节风量的问题。

Description

用于开关电源的散热方法

技术领域

本发明涉及开关电源领域，尤其涉及一种用于开关电源的散热方法。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

随着信号电源模块尺寸越做越小，而模块功率越做越大，其功率器件在工作时都会产生很大热量，这些热量如果不及时散去，会导致电源模块内部温度迅速升高而损坏功率器件，进而导致模块故障，因此，通常在开关电源的外壳与印刷线路板之间设置散热片或风扇等散热装对开关电源模块散热。

然而，目前用于散热的风扇的转速一般设置为定速，不能根据温升变化调节风量，一定程度上造成资源浪费，因此，需要一种能根据开关电源模块散热的温度调节风扇风量的散热装置。

发明内容

本发明意在提供一种用于开关电源的散热方法，以解决现有技术中开关电源模块散热装置不能根据温升变化调节风量的问题。

本发明提供的基础方案为：用于开关电源的散热方法，包括以下内容：

1)开关电源工作，散热风扇开始转动，随着开关电源工作时间变长，开关电源中的发热器件温度升高，当开关电源发热器件温度超过40℃，设于滑槽中的气囊内的食醋沸腾产生气体使气囊膨胀，膨胀后的气囊推动下扇叶上的滑块在滑槽上滑动，使扇叶组的上扇叶和下扇叶错开，散热风扇产生的风量变大；

2)发热器件温度降低，气囊中的食醋产生的气体开始减少气囊开始收缩，连接在气囊上的滑块受到一个沿气囊收缩的拉力，滑块沿着上扇叶上的滑槽往回移动，同时滑块带着下扇叶往滑块移动方向移动，上扇叶与下扇叶逐渐重叠，扇叶组面积变小，散热风扇产生的风量变小；

3)开关电源停止工作，散热风扇停止转动，气囊中的气体冷却形成液体，气囊收缩，滑块复位，上下扇叶完全重叠。

基础方案的工作原理：根据开关电源安规温度标准可知，开关电源发热器件的温度应为45℃～65℃，当超过该温度时，会造成开关电源效率下降，元器件损坏。开关电源工作时，当温度传感器检测到开关电源发热器件温度上升，控制器控制散热风扇转动对其散热，同时因散热风扇在电源启动后才工作，降低了开关电源的启动功率，有效减少因过流对开关电源产生的影响。

由于食醋的沸点较低，一般为40℃～60℃，当开关电源发热器件温度超过40℃，气囊内的食醋沸腾产生气体使气囊膨胀，膨胀后的气囊推动滑块在滑槽上滑动，上扇叶和下扇叶错开，由于风量与扇叶面积成正比，扇叶越大，风量越大，从而加快开关电源的散热，同时发热器件温度越高食醋产生的气体越多，进而上扇叶和下扇叶错开的范围越大，直至扇叶组完全打开成两片扇叶，不仅加快开关电源的散热，扇叶的增加还加强了散热风扇散发风量的稳定性，还降低了散热风扇的噪声。

当发热器件温度降低，气囊中的食醋产生的气体开始减少，气囊开始收缩，连接在气囊上的滑块受到一个沿气囊收缩的拉力，滑块沿着上扇叶上的滑槽往回移动，同时滑块带着下扇叶往滑块移动方向移动，上扇叶与下扇叶逐渐重叠，扇叶组面积变小，散热风扇产生的风量变小。

开关电源停止工作，散热风扇停止转动，气囊中的气体冷却形成液体，气囊收缩，滑块复位，上下扇叶完全重叠。

基础方案的有益效果是：

1、根据温度控制散热风扇的启动可有效降低开关电源的启动效率，而且在一定程度上实现是按需启动，节约了能源；

2、扇叶组可根据开关电源发热器件的温度，自动调节的大小和个数，由于扇叶越大越多，风量越大，从而加快了开关电源的散热，有效控制了开关电源的整体温升，降低了元器件的失效率，大大提升了开关电源的可靠性，提高了开关电源的平均无故障时间(MTBF)，而且扇叶的增加还加强了散热风扇散发风量的稳定性，保证了散热均匀，降低了散热风扇的噪声。

进一步，还包括以下内容：控制器可根据温度传感器检测的温度的大小输出PWM信号，实时调节转子转速。有益效果：可以根据温度的大小，控制器实时调整驱动散热风扇的PWM控制信号的占空比，通过PWM控制信号控制供电电压的占空比，实时转子转速的调节，实现按需散热，节约能源。

进一步，还包括以下内容：当温度传感器检测到开关电源发热器件恢复至安全温度时，控制器控制散热风扇停止转动。有意效果：当温度恢复至安全温度时，散热风扇停止转动，可有效解决能源。

进一步，所述扇叶组有4组。有益效果：有助于增加散热风扇运行的稳定性和散发风量的均匀性。

进一步，所述上扇叶与下扇叶之间留有缝隙。有益效果：留有的缝隙可增加气流的流动，减小阻力，同时还有效增加风量。

进一步，所述上扇叶与下扇叶之间的缝隙为3～6mm。有益效果：3～6mm的缝隙为最优缝隙，过大则增大了开关电源的体积，增加成本，过小则不利于气流的流动。

附图说明

图1为本发明开关电源散热装置实施例的气囊未膨胀时结构示意图；

图2为本发明开关电源散热装置实施例图1中A部分的放大图；

图3为本发明开关电源散热装置实施例的气囊膨胀时的结构示意图；

图4为本发明开关电源散热装置实施例图3中B部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：扇框1、定子2、转子3、轮毂4、扇叶组5、上扇叶6、下扇叶7、滑槽8、气囊9、滑块10。

实施例基本如图1、图2、图3、图4所示：

用于开关电源的散热方法，包括以下内容：

1)开关电源工作，散热风扇开始转动，随着开关电源工作时间变长，开关电源中的发热器件温度升高，当开关电源发热器件温度超过40℃，设于滑槽中的气囊内的食醋沸腾产生气体使气囊膨胀，膨胀后的气囊推动下扇叶上的滑块在滑槽上滑动，使扇叶组的上扇叶和下扇叶错开，散热风扇产生的风量变大；

2)发热器件温度降低，气囊中的食醋产生的气体开始减少气囊开始收缩，连接在气囊上的滑块受到一个沿气囊收缩的拉力，滑块沿着上扇叶上的滑槽往回移动，同时滑块带着下扇叶往滑块移动方向移动，上扇叶与下扇叶逐渐重叠，扇叶组面积变小，散热风扇产生的风量变小；

3)开关电源停止工作，散热风扇停止转动，气囊中的气体冷却形成液体，气囊收缩，滑块复位，上下扇叶完全重叠。

为了实现上述方法，本实施例中还公开了一种用于开关电源的散热装置，包括散热风扇，所述散热风扇包括扇框1和收容于扇框1内的定子2及转子3，所述转子3可相对定子2旋转，所述转子3包括轮毂4及若干自轮毂4向外呈发散状的扇叶组5，还包括温度传感器和控制器，温度传感器用于感应开关电源发热器件温度，将感应到的温度信号传递给控制器，控制器根据温度的大小输出PWM信号，实时调节转子3转速，根据温度控制散热风扇的启动可有效降低开关电源的启动效率，而且在一定程度上实现是按需启动，节约了能源；其中控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20。

其中，为了增加散热风扇运行的稳定性和散发风量的均匀性，扇叶组5由4组组成，且每组扇叶组5包括上扇叶6和下扇叶7，所述上扇叶6和下扇叶7可重叠在一起，上扇叶6与轮毂4固定连接，下扇叶7与轮毂4滑动连接，下扇叶7可沿着轮毂4的边缘滑动，上扇叶6沿着转子3转动的方向设有呈弧形的滑槽8，所述滑槽8的一端穿过上扇叶6的边缘，滑槽8的另一端未贯穿上扇叶6的边缘；未贯穿上扇叶6边缘的滑槽8一端内设有气囊9，下扇叶7上固定安装有与滑槽8滑动配合的滑块10，气囊9的一端与未贯穿上扇叶6边缘的滑槽8一端连接，气囊9的另一端与滑块10连接，所述气囊9内装有食醋，食醋沸腾产生气体撑开气囊9，气囊9推动滑块10在滑槽8上滑动，上扇叶6和下扇叶7分开。

因长时间使用，食醋存在蒸发完的可能，为了便于气囊9的更换，保证开关电源散热装置的正常工作，气囊9分别与上扇叶7和滑块10采用可拆卸连接，优选采用粘贴扣连接。

扇叶组5可根据开关电源发热器件的温度，自动调节扇叶的个数，由于扇叶越大越多，风量越大，从而加快了开关电源的散热，有效控制了开关电源的整体温升，降低了元器件的失效率，大大提升了开关电源的可靠性，提高了开关电源的平均无故障时间(MTBF)，而且扇叶的增加还加强了散热风扇散发风量的稳定性，保证了散热均匀，降低了散热风扇的噪声。

为了增加气流的流动，减小阻力，同时增加风量，上扇叶6与下扇叶7之间留有缝隙，其中优选缝隙为3～6mm，因为缝隙过大则增大了开关电源的体积，增加成本，过小则不利于气流的流动。

根据开关电源安规温度标准可知，开关电源发热器件的温度应为45℃～65℃，当超过该温度时，会造成开关电源效率下降，元器件损坏。开关电源工作时，当温度传感器检测到开关电源发热器件温度上升，控制器控制散热风扇转动对其散热，同时因散热风扇在电源启动后才工作，降低了开关电源的启动功率，有效减少因过流对开关电源产生的影响。

由于食醋的沸点较低，一般为40℃～60℃，当开关电源发热器件温度超过40℃，气囊9内的食醋沸腾产生气体使气囊9膨胀，膨胀后的气囊9推动滑块10在滑槽8上滑动，上扇叶6和下扇叶7错开，由于风量与扇叶面积成正比，扇叶越大，风量越大，从而加快开关电源的散热，同时发热器件温度越高食醋产生的气体越多，进而上扇叶6和下扇叶7错开的范围越大，直至扇叶组5完全打开成两片扇叶，不仅加快开关电源的散热，扇叶的增加还加强了散热风扇散发风量的稳定性，还降低了散热风扇的噪声。

当发热器件温度降低，气囊9中的食醋产生的气体开始减少，气囊9开始收缩，连接在气囊9上的滑块10受到一个沿气囊9收缩的拉力，滑块10沿着上扇叶6上的滑槽8往回移动，同时滑块10带着下扇叶7往滑块10移动方向移动，上扇叶6与下扇叶7逐渐重叠，扇叶组5面积变小，散热风扇产生的风量变小。

开关电源停止工作，散热风扇停止转动，气囊9中的气体冷却形成液体，气囊9收缩，滑块10复位，上下扇叶7完全重叠。

控制器还可根据温度传感器检测的温度的大小输出PWM信号，实时调节转子3转速。可以根据温度的大小，控制器实时调整驱动散热风扇的PWM控制信号的占空比，通过PWM控制信号控制供电电压的占空比，实时转子3转速的调节，实现按需散热，节约能源。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.开关电源散热器的散热方法，其特征在于：

1)开关电源工作，散热风扇开始转动，随着开关电源工作时间变长，开关电源中的发热器件温度升高，当开关电源发热器件温度超过40℃，设于滑槽中的气囊内的食醋沸腾产生气体使气囊膨胀，膨胀后的气囊推动下扇叶上的滑块在滑槽上滑动，使扇叶组的上扇叶和下扇叶错开，散热风扇产生的风量变大；

2)发热器件温度降低，气囊中的食醋产生的气体开始减少气囊开始收缩，连接在气囊上的滑块受到一个沿气囊收缩的拉力，滑块沿着上扇叶上的滑槽往回移动，同时滑块带着下扇叶往滑块移动方向移动，上扇叶与下扇叶逐渐重叠，扇叶组面积变小，散热风扇产生的风量变小；

3)开关电源停止工作，散热风扇停止转动，气囊中的气体冷却形成液体，气囊收缩，滑块复位，上下扇叶完全重叠。

2.根据权利要求1所述的开关电源散热器的散热方法，其特征在于：控制器可根据温度传感器检测的温度的大小输出PWM信号，实时调节转子转速。

3.根据权利要求2所述的开关电源散热器的散热方法，其特征在于：当温度传感器检测到开关电源发热器件恢复至安全温度时，控制器控制散热风扇停止转动。

4.根据权利要求1所述的开关电源散热器的散热方法，其特征在于：所述扇叶组有4组。

5.根据权利要求1所述的开关电源散热器的散热方法，其特征在于：所述上扇叶与下扇叶之间留有缝隙。

6.根据权利要求1所述的开关电源散热器的散热方法，其特征在于：所述上扇叶与下扇叶之间的缝隙为3～6mm。