แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์พร้อมระบบระบายความร้อนแบบไฮบริดแบบการนำและการพาความร้อน

การใช้งานอิเล็กทรอนิกส์จะสร้างความร้อน ซึ่งหากมีมากเกินไป อาจลดประสิทธิภาพ อายุการใช้งานของชิ้นส่วนลดลง และอาจนำไปสู่ความล้มเหลวทางความร้อนได้ แหล่งจ่ายไฟแบบพัดลมได้รับความนิยมสำหรับการใช้งานหลายประเภท แต่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่เน้นประสิทธิภาพ ความเงียบ และประสิทธิภาพการทำงานที่เชื่อถือได้เป็นหลัก

มีการใช้วิธีการระบายความร้อนหลากหลายวิธีเพื่อรักษาอุณหภูมิในการทำงานให้เหมาะสม โดยแต่ละวิธีก็มีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันไป แหล่งจ่ายไฟแบบดั้งเดิมนั้นอาศัยการระบายความร้อนด้วยอากาศบังคับ ซึ่งใช้พัดลมเพื่อเคลื่อนย้ายอากาศผ่านส่วนประกอบที่สร้างความร้อน หรือการระบายความร้อนด้วยพาความร้อนแบบพาสซีฟ ซึ่งอาศัยแผ่นระบายความร้อนและการไหลเวียนของอากาศเพื่อระบายความร้อน ตัวเลือกอื่น ๆ ได้แก่ การระบายความร้อนด้วยการนำและการระบายความร้อนด้วยของเหลว

TRACO Power นำเสนอโซลูชันพลังงานแบบไร้พัดลมสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม การแพทย์ และโทรคมนาคม ซีรีย์ TCI ของบริษัทช่วยให้การจัดการความร้อนดีขึ้น ซึ่งช่วยลดการสูญเสียพลังงานที่เกี่ยวข้องกับความร้อน และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบสำหรับการทำงานอย่างต่อเนื่อง เครื่องเหล่านี้ให้โซลูชันพลังงานที่ระบายความร้อนด้วยการนำความร้อนโดยใช้แผ่นฐานที่เหมาะสมพร้อมตัวเลือกในการใช้การระบายความร้อนด้วยพาความร้อนและการระบายความร้อนด้วยอากาศบังคับ ทำให้มีความยืดหยุ่นสูงสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

การเรียงลำดับตัวเลือก

วิธีการทำความเย็นแต่ละวิธีจะมีการแลกเปลี่ยนกันในด้านประสิทธิภาพ ขนาด ต้นทุน และความน่าเชื่อถือ เมื่อออกแบบระบบระบายความร้อนสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นักออกแบบผลิตภัณฑ์ควรพิจารณา:

• ข้อกำหนดด้านการกระจายพลังงาน
• ข้อจำกัดด้านพื้นที่
• ความต้องการความน่าเชื่อถือ
• ต้นทุนและความซับซ้อน

การเลือกกลยุทธ์การระบายความร้อนที่เหมาะสมจะช่วยให้ผู้ออกแบบสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิผลการทำงานในแอพพลิเคชั่นอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ได้ นี่คือวิธีการระบายความร้อนทั่วไปที่ควรพิจารณาในการพัฒนาแอปพลิเคชัน:

• การพาความร้อน: การระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนอาศัยการเคลื่อนตัวตามธรรมชาติของอากาศร้อนที่ลอยขึ้นและถูกแทนที่ด้วยอากาศที่เย็นกว่า ช่วยให้ความร้อนถูกกระจายออกไปโดยไม่มีองค์ประกอบที่ทำงานอยู่ใดๆ มีต้นทุนต่ำและเชื่อถือได้ แต่มีประสิทธิภาพจำกัด โดยเฉพาะในพื้นที่ปิดที่มีการไหลเวียนของอากาศจำกัด การระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนแบบพาสซีฟทำให้มีความน่าเชื่อถือสูง แต่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังไฟสูงซึ่งก่อให้เกิดความร้อนอย่างมาก
• การระบาย ความร้อนด้วยอากาศ: การระบายความร้อนด้วยอากาศใช้พัดลมเพื่อเคลื่อนย้ายอากาศผ่านส่วนประกอบที่สร้างความร้อนอย่างแข็งขัน เพื่อการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น วิธีการนี้มักใช้กันในแหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรม ระบบคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง พัดลมกินไฟมาก ทำให้เกิดเสียงดัง และอาจทำให้เกิดความล้มเหลวได้ แต่พัดลมสามารถป้องกันการเกิดความร้อนสูงเกินไปและการลดอุณหภูมิได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความแม่นยำสูง
• แผ่นระบายความร้อน: แผ่นระบายความร้อนใช้การนำความร้อนเพื่อถ่ายเทความร้อนจากส่วนประกอบต่างๆ ไปยังพื้นผิวที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ ช่วยให้ความร้อนกระจายไปสู่บรรยากาศโดยรอบได้ แผงระบายความร้อนส่วนใหญ่มีการออกแบบครีบเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวให้สูงสุด และปรับปรุงการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนแบบธรรมชาติหรือแบบบังคับ ในขณะที่มีแผ่นระบายความร้อนแบบโปรไฟล์บางสำหรับการใช้งานแบบกะทัดรัด จำเป็นต้องใช้แผ่นระบายความร้อนขนาดใหญ่กว่าสำหรับการกระจายพลังงานสูง
• แผ่นเย็น: แผ่นเย็นใช้แผ่นฐานโลหะหนาเพื่อนำความร้อนออกจากส่วนประกอบและกระจายไปทั่วบริเวณที่กว้างขึ้น  
• การระบายความร้อนด้วยของเหลว: การระบายความร้อนด้วยของเหลวนั้นขึ้นอยู่กับระบบวงจรปิดซึ่งสารหล่อเย็นจะดูดซับความร้อนจากส่วนประกอบต่างๆ และส่งต่อไปยังหม้อน้ำหรือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อการกระจายความร้อน วิธีการนี้มักใช้กันทั่วไปในแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานสูง เช่น การบินและอวกาศ ยานยนต์ และการประมวลผลประสิทธิภาพสูง ซึ่งพัดลมและแผ่นระบายความร้อนเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนด้วยของเหลวจำเป็นต้องมีการออกแบบทางวิศวกรรม ความซับซ้อน และการบำรุงรักษาเพิ่มเติม
• สารประกอบความร้อน: สารประกอบความร้อน เช่น สารประกอบความร้อนหรือจารบี ช่วยลดความต้านทานความร้อนระหว่างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และพื้นผิวระบายความร้อน แต่ไม่สามารถระบายความร้อนได้ด้วยตัวของมันเอง โดยการเติมช่องว่างอากาศขนาดเล็ก สารประกอบเหล่านี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน ช่วยให้แผ่นระบายความร้อน แผ่นทำความเย็น หรือตัวกระจายความร้อนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ สารประกอบความร้อนบางชนิดยังทำหน้าที่เป็นกาวเพื่อยึดติดสารละลายทำความเย็นโดยไม่ต้องใช้ตัวยึดเชิงกล

การออกแบบไฮบริดของ TRACO Power

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งซีรีย์ TCI ของ TRACO Power ใช้การออกแบบเคสแบบไฮบริดที่รองรับทั้งการระบายความร้อนแบบพาความร้อนและแบบการนำความร้อน (รูปที่ 1) ทำให้มีความยืดหยุ่นสูงสำหรับกลยุทธ์การจัดการความร้อนที่แตกต่างกัน

รูปที่ 1: การออกแบบเคสไฮบริดของ TRACO Power ช่วยให้ผู้ออกแบบมีทางเลือกในการระบายความร้อนด้วยการนำความร้อนและการพาความร้อน (แหล่งที่มาของภาพ: TRACO Power)

เพื่อการระบายความร้อนด้วยการนำความร้อน ตัวเรือนโลหะจะช่วยให้ถ่ายเทความร้อนไปยังแผ่นฐาน แผ่นระบายความร้อน หรือตัวเครื่องที่ติดอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้ความร้อนกระจายออกไปแบบพาสซีฟ นี่อาจเป็นแนวทางที่ต้องการสำหรับห้องปิดที่การไหลเวียนของอากาศโดยใช้พัดลมไม่สามารถทำได้จริงหรือเป็นไปได้

ส่วนประกอบภายในแบบหุ้มหุ้มเชื่อมต่อด้วยความร้อน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อน และช่วยให้การพาความร้อนแบบธรรมชาติช่วยขจัดความร้อนส่วนเกินออกไป เมื่อติดตั้งในที่โล่ง การออกแบบไฮบริดในหลายกรณียังคงอนุญาตให้มีการระบายความร้อนแบบพาสซีฟโดยไม่ต้องใช้แผ่นระบายความร้อนเพิ่มเติม

ซีรีย์ TCI นำเสนอความสามารถในการเก็บความร้อนที่เหนือชั้นด้วยการผสมผสานคุณสมบัติที่ดีที่สุดของเคสประเภทการนำความร้อนและการพาความร้อน สามารถสร้างระดับพลังงานที่สูงขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ต้องใช้พัดลมในรูปแบบเดียวกันกับแหล่งจ่ายไฟแบบดั้งเดิม ในการตั้งค่าระบายความร้อนด้วยการนำไฟฟ้า ตามข้อมูลของ TRACO Power ซีรีย์ TCI สามารถจ่ายพลังงานเอาต์พุตสูงสุดที่กำหนดได้มากถึง 100% ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการตั้งค่าการใช้งานแบบไม่ใช้พัดลม

การออกแบบไฮบริดของซีรีย์ TCI ช่วยให้ถ่ายเทความร้อนได้อย่างเหมาะสมโดยใช้แผ่นฐานที่เหมาะสมและการเชื่อมต่อความร้อนที่มีประสิทธิภาพของส่วนประกอบแต่ละชิ้นด้วยสารเติมแต่งพิเศษ สารประกอบขั้นสูงช่วยให้ส่วนประกอบแต่ละชิ้นทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำได้ยากด้วยระบบจ่ายไฟที่ออกแบบโดยทั่วไป

ซีรีย์ TCI ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับโซลูชันระบายความร้อนด้วยการนำความร้อนซึ่งมีความต้องการพลังงาน 130W ถึง 500W ทำให้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแบบไม่ใช้พัดลม ด้วยแผ่นฐานที่เหมาะสม จึงสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยที่กำลังไฟสูงสุดถึง 100% ของพิกัด

แหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบหุ้ม AC/DC ระบายความร้อนด้วยการนำ ไฟฟ้า TCI 130-124-J ขนาด 130W (รูปที่ 2) มุ่งเน้นไปที่การมอบพฤติกรรมการทำความเย็นที่อุณหภูมิสม่ำเสมอที่ยอดเยี่ยมพร้อมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงสุด ด้วยประสิทธิภาพที่น่าประทับใจถึง 92% เครื่องนี้มีช่วงอุณหภูมิในการทำงานตั้งแต่ -30°C ถึง +50°C โดยไม่มีการลดอัตรา และสูงถึง +80°C พร้อมการลดอัตราโหลดหรือการระบายความร้อนแบบบังคับ ช่วงอุณหภูมิในการจัดเก็บคือ -30°C ถึง +80°C และขนาดคือ 80mm x 59.7mm x 43.2mm (3.15" x 2.35" x 1.7")

รูปที่ 2: TRACO Power TCI 130-124-J เป็นเครื่อง AC/DC ระบายความร้อนด้วยการนำไฟฟ้า 130W (ที่มาของภาพ: TRACO Power)

TCI 240-112-J ขนาด 240W (รูปที่ 2) มีช่วงอุณหภูมิการทำงานและการจัดเก็บเท่ากับรุ่น 130 วัตต์ ขนาดคือ 104mm x 62.5mm x 39.2mm (4.1" x 2.46" x 1.54") ทั้งซีรีย์ TCI 130 และ TCI 240 มาพร้อมกับแพ็คเกจหุ้มโลหะมาตรฐาน และมอบเอาต์พุต 100% โดยไม่ต้องใช้พัดลมเมื่อติดตั้งบนตัวเครื่องโลหะหรือแผ่นฐาน

รูปที่ 3: TRACO Power TCI 240-112-J—เมื่อติดตั้งบนตัวเครื่องโลหะหรือแผ่นฐาน—จะสามารถให้เอาต์พุต 100% โดยไม่จำเป็นต้องใช้พัดลม (แหล่งที่มาของภาพ: TRACO Power)

TCI 500U-124U-T แบบแพ็กเกจช่อง U (รูปที่ 3) สามารถส่งพลังงานเอาต์พุตสูงสุดได้ 90% โดยไม่ต้องใช้พัดลม มีช่วงอุณหภูมิในการทำงานเดียวกันกับซีรีย์ TCI 130 และ TCI 240 และมีอุณหภูมิในการจัดเก็บตั้งแต่ -30°C ถึง +85°C มีขนาด 130mm x 83mm x 40mm (ยาว 5.12" x กว้าง 3.27" x 1.57") นอกจากนี้ยังมีระบบควบคุมเปิด/ปิดระยะไกลสำหรับการรวมเข้าในระบบการจัดการพลังงานอัตโนมัติ และอินพุตการตรวจจับระยะไกลเพื่อชดเชยแรงดันไฟตกในสายเคเบิลยาว

รูปที่ 4: TCI 500-124U-T มีแรงดันไฟฟ้าขาออก 24 VDC โดยมีประสิทธิภาพ 91% (ที่มาของภาพ: TRACO Power)

คุณลักษณะทางความร้อนและไฟฟ้าที่สอดคล้องกันทั่วทั้งซีรีย์ TCI ทำให้สามารถบูรณาการและปรับขนาดผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้อย่างราบรื่น ซึ่งช่วยให้นักออกแบบผลิตภัณฑ์สามารถเริ่มต้นด้วยการออกแบบที่มีวัตต์ต่ำและค่อยขยับขึ้นไปสู่การออกแบบที่มีวัตต์สูงขึ้นตามความจำเป็น ค่าวัตต์ทั้งสามระดับนี้ตรงตามมาตรฐานความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) และมาตรฐานการแยกที่เคร่งครัดสำหรับอุตสาหกรรมที่อยู่ภายใต้การควบคุม

บทสรุป

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งระบายความร้อนด้วยการนำไฟฟ้าแบบไม่มีพัดลม ช่วยให้การทำงานเงียบขึ้น เชื่อถือได้มากขึ้น และจัดการความร้อนได้ดีขึ้นในอุตสาหกรรม การแพทย์ และการใช้งานด้านโทรคมนาคม TRACO Power นำเสนอระดับวัตต์สามระดับในซีรีย์ TCI ซึ่งให้ความสามารถในการปรับขนาดพลังงานได้ ปัจจัยรูปทรงที่กะทัดรัด และช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้ผสานรวมได้อย่างลงตัวในพื้นที่จำกัดและกล่องปิด ช่วยให้มีประสิทธิภาพสูงและกระจายความร้อนเพื่อการจัดการพลังงานในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความแม่นยำสูง