DIN 导轨电源装置：温度如何影响使用寿命

拥有值得信赖的可靠且经久耐用的电源对作为系统工程师至关重要。设备在短时间内发生故障是令人不悦的，不仅代价高昂，还耗费时间。

热量是导致设备使用寿命和可靠性下降的大敌：

电源的寿命下限取决于电解电容器的寿命。温度越高，电解电容器变干的速度就越快。即便电源温度只升高 +10 °C，其使用寿命也会缩短一半。为了确保 DIN 导轨电源具有尽可能长的使用寿命，必须采取措施保护设备免受过热的影响。电源中的冷却概念是其中一个重要因素。理想情况下，电源的构建方式应该能够有效地防止设备产生过多的热量。但在实践中，由于功率损耗而无法达成理想情况。

阅读以了解该篇文章的内容：

PULS Cool Design 可确保更久的使用寿命

必须将设备中的热量保持在最低水平，才能保证电源具有较长的使用寿命。PULS 将“Cool Design”定义为三个关键要点之间的相互影响，从而降低发热量：首先，始终保持高效率；其次是将热损耗散热有效地散发到设备的周围环境中；第三是对设备中的温度敏感部件的放置进行精心布局。

更高的电源效率意味着产生的热量更少

电源中低发热量的一个基本因素是设备的高效率。

效率值描述了电源的输出功率与输入功率的比值。差异被转化为热量损耗。仔细观察后，高效率的优势就变得显而易见。较低的能量损耗意味着一开始并不会产生过多的热量，从而使所需的冷却量有所降低。因此，电解电容器能够达到制造商规定的使用寿命。而整个装置的可靠性也得到提高（见图 2）。

图表 2：高效率可以减少热量形式的能量损耗。这一点反映在电源设备使用寿命更长、尺寸更小、可靠性更高等方面。

高满载效率使小型化成为可能。由于设备产生的热量较少，可省去部分散热器（见图 2）。但在实践中，部分负载效率也变得愈加重要。电源通常不会在满负荷状态下永久运行。因此，在控制柜的散热设计中，必须考虑典型负载所产生的损耗（CP20.241 示例参见图 3）。

空载运行期间的损耗也必须考虑在内。这些也应保持较低热量，这样即便在“待机模式”下，其也不会在控制柜造成热应力。

规则是：效率越高，热量形式的电源的功率损耗就越低。

优化的散热对延长使用寿命至关重要

高温会使组件的使用寿命承压。除了高效率之外，良好的冷却概念是延长使用寿命的另一个因素。

尽管效率非常高，但总会发生一定的能量损耗。PULS 装置的效率极高，最高可达 95.6%。剩余 4.4% 的输入功率为损耗。损耗产生的热量是不可避免的，且必须将其直接传导至周围环境。可通过外壳的外表面和穿过装置的对流气流达成此目的。对流气流应能够在组件之间顺畅地流动。

但在实际操作中，这一点很难实现。电源变得愈加复杂，同时愈加小型化。设备的内部空间有限。这强调了安装冷却导管并将其与设备的其他部件同等对待的必要性。为了尽可能减少设备内的热量积聚，将热源进行短而直接的连接是现有冷却导管的一种替代方案。智能冷却概念通常省去了内部散热器。这有利于减轻重量，也大幅降低了电源成本。

合理的组件布局是关键

温度敏感部件的优化布局对于延长设备的使用寿命至关重要。

电路设计人员倾向于根据电气要求对组件的布局进行优化。在这种情况下，其常常会在散热设计方面做出妥协。为了确保最长的使用寿命，必须将决定寿命的组件放置在温度较低的位置。温度敏感元件主要包括电解电容器、变阻器和光电耦合器。可以将电解电容器放置在冷气流附近。

实际测试：热成像摄像头下方的单元

热成像可用来证明这些措施有助于电源的冷却。可通过热成像查看 DIN 导轨电源的内部。其对于对流冷却的开关电源尤其有用。

通过采用{{widget type=”MagefanBlogBlockWidgetPostLink” anchor_text=”降额对电源意味着什么？何时需要？” title=”高科技热成像摄像头进行的实际测试，我们可以观察到设备中的发热点” entity_id=”20″}}、某些区域的热量变化以及发热量最大的组件的位置。鉴于“Cool Design”，该装置可在负载下充分发挥其潜力而不会过热。

在对流冷却中，温暖的空气通过气流向外流动。空气流通的效果可以通过热成像技术加以证明。

所示的 PULS CP10 的热成像图像清晰地展示了敏感组件，例如电解电容器（图像标签：1、2、3、4、5）已处于最佳位置并保持冷却（参见图 4 + 5）。

PULS 小建议

产生的较低热量的电源可保护安装在控制柜中的所有组件。

更低的损耗不仅可以确保更长的电源使用寿命，还可以延长安装在控制柜中的所有组件的使用寿命。电源通常是控制柜中的“发热点”。出于这一特定原因，为电源设定最大允许温度尤为重要。即便将控制柜设定为“仅” 45 °C，电源附近也可能会出现较高的温度。

简单举例：

在测试设置中，将 DIMENSION CP10.241 电源放在箱中（容积 3.15 升），负载为额定功率的 80%。运行 4 小时后，箱内温度升高约 19 °C。如果采用效率仅比现有设备低 6.7% 的设备（效率为 88.5%，而不是 95.2%），则控制柜中的温度增加将达到 35.3 °C，而根据 10 °C 规则，这额外的 16.3 °C 温度增加将导致电解电容器的使用寿命缩短超过一半以上。