环境温度对开关电源适配器温升的影响及性能研究

王代远，张郁，耿亮，李云玲，吴立平

（1.国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司，石家庄 050000； 2.厦门华电开关有限公司，厦门 361006）

引言

在信息技术设备温度测量条件下，我国对电气元件温度限制的调整和控制提出了更高的要求，要求非温度依赖型设备最高温度必须低于所设定的温度限值，同时，还要将试验所要求的最高温度、试验期间环境温度、所允许使用的最高环境温度分别设置为Tmax、Tamb、Tma，而这些值的计算离不开开关电源适配器试验方案的运用。所以，在该方案的运用背景下，如何科学地研究环境温度对开关电源适配器温升影响程度是技术人员必须思考和解决的问题。

1 试验流程

为了更好地找出环境温度对开关电源适配器温升的影响规律，技术人员需要采用温度试验的方式，针对开关电源适配器的特点，进行相关试验，规律探究流程如图1所示。

图1 规律探究流程

2 试验前期准备

2.1 选取样品

通过采用随机抽取的方式，对若干个开关电源适配器进行抽取，并科学地设计所抽取的开关电源适配器编号和输出规格[1]。

2.2 测试环境搭建

测试环境如图2所示，从图2中可以看出，通过使用不透风布，完成对试验箱的设计，该试验箱的长度、宽度、高度分别为4.5 m、2.1 m、2.7 m，并将该试验箱进行分割，使其被分割为两个独立的空间[2]，与室内风速相比，开关电源所处空间风速相差较小，仅仅达到了0.2 m/s。

图2 测试环境

2.3 试验方法

在本次试验中，首先，需要设置以下两种试验电压，分别是90 V/50 Hz，264 V/50 Hz。其次，在设定试验箱温度期间，要将初始试验温度设置为15 ℃，然后，平均每隔5 ℃，进行一次试验，并参照样品预期所设置的最高环境温度，对试验箱内的实际最高温度进行科学化设定。另外，还要结合试验箱湿度设定相关标准和要求[3]，将试验湿度统一设置为55 %，在此基础上，还要选用可靠性较高的精密电阻设置为负载模式，并严格按照额度输出相关标准和要求，将不同电阻负载进行有效地连接。接着，试验箱内温度控制时间超过1 h后，需要对试验电源进行有效地接通处理，当整个电源适配器处于稳定发热状态时，需要进入到下一轮试验环节，并将该适配器温度恢复到原始状态[4]。最后，还要重视对温度监测点的控制，为了避免内部元件散热不良而烧毁元件，同时，还要选用具有代表性的三个元器件，这三个元器件分别是初级电解电容、印制板、变压器绕组，然后，全面化监这些元器件的温度。

3 试验数据整理及分析

3.1 各样品温度实测值

本次试验中，所设置的样品主要包含三个，分别是1#样品、2#样品、3#样品，每个样品含有六组数据，这六组数据所对应的环境温度值分别为20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃。所获得的各样品温度实测值如表1所示。

3.2 环境温度差及对应的温度监测点温度差

结合如表1所示的各样品温度实测值，对环境温度差、温度监测点温度差进行精确化计算，所获得的计算结果如表2所示，从表2中的数据可以看出，所设置的样品主要包含三个，分别是1#样品、2#样品、3#样品，每个样品含有五组数据，这五组数据所对应的环境温度差分别为5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃。

表1 各样品温度实测值

3.3 计算△T/△Tamb的比值γ

结合如表2所示的环境温度差及温度监测点温度差计算结果，精确地计算△T/△Tamb之间的比值，并采用四舍五入的方式[5]，对所获得的比值进行三位有效数字保留。

表2 环境温度差及温度监测点温度差计算结果

3.4 统计分析γ值的规律

从如表3所示的环境温度差与温度监测点温度差之间比值计算结果中，可以看出，γ值最小值为0.6，最大值为1，同时，试验电压大小并不会对γ值产生明显的影响。另外，初级电解电容、印制板、变压器绕组三种不同元件所对应的γ值最小值为0.75，最大值为0.90，另外，通过对以上三个元器件γ值多组数据进行全面化、综合化统计[6]，处于[0.75，0.90]的γ值占比达到了85.87 %。总之，根据最终统计数据[7,8]，所获得的环境温度差与温度监测点温度差之间比值最小值为0.75，最大值为0.90。

表3 环境温度差与温度监测点温度差之间比值计算结果

4 结束语

综上所述，经过多组试验统计分析和研究，当温度监测点温度差不断升高时，一旦初级电解电容、印制板、变压器绕组三种不同元件发热一段时间后，元件最高温度并没有超过△Tamb，同时，环境温度差与温度监测点温度差之间的比值最小值为0.75，最大值为0.90。

本次试验中，所得出以下几个结论：①当△T/△Tamb的比值为0.75时，经过计算后的元件最高温度仍然高于所设定的温度限值，需要企业进行合理整改[7]。②当△T/△Tamb的比值为0.9，经过计算发现所获得元件最高温度低于所设定的温度限值，同时，低于2℃，由于受到多种不确定因素的影响，需要企业进行合理整改。③当△T/△Tamb的比值为0.9时，经过计算发现，所获得的元件最高温度远远低于所设定的温度限值，同时，高于2 ℃，这表明这些参数完全符合相关标准和要求。在进行开关电源适配器温升试验期间，如果在常温环境下，当过试验所获得的元器件最高温度满足温度限值设置范围时，需要采用规律推算的方式，确保所获得试验结果具有较高的准确性，这为后期精确地判定△T/△Tamb的比值提供重要的依据和参考[8]。最后，本次试验，所设置的试验条件具有一定的局限性，导致所获得试验结论也存在一定的局限性，当检测任务相对类似时，技术人员要严格按照相关标准和要求，结合所设置好的试验条件，需要进入深入的试验，确保所获得的试验结果具有较高的说服力，为后期相关开关电源适配器温升试验分析提供重要的依据和参考。