環境溫度對開關電源適配器溫升的影響及規律探究

鄭祖斌

摘 要：本文分析開關電源適配器溫度試驗數據，總結環境溫度對開關電源適配器溫升的影響規律。為業內一直存在的開關電源適配器溫升判定方法的爭議給出個人意見，也為其它電氣產品進行溫度試驗時的限值計算或判定提供參考。

關鍵詞：開關電源適配器；試驗環境溫度Tamb；制造商允許的最高環境溫度Tma；符合試驗要求的最高溫度Tmax；元件實測溫度T

1 探究背景及試驗流程

筆者為了探究兩者間可能存在的某種規律，對隨機選取的一系列電源適配器進行溫度試驗。探究流程如圖1。

2 試驗前準備

2.1 選取樣品

隨機抽取若干開關電源適配器，樣品編號及輸出規格如下。

2.2 測試環境搭建

測試環境如圖2所示，用一塊不透風的布將一個足夠大的試驗箱（長×寬×高=4.5 m×2.1 m×2.7 m）分隔成兩個空間，其中開關電源所在空間風速與室內風速相近，約為0～0.2 m/s。

2.3 試驗方法

試驗電壓：90 V/50 Hz，264 V/50 Hz；

試驗箱溫度設定：15 ℃開始試驗，每隔5 ℃試驗一次，依據樣品預期的最高環境溫度設定試驗箱內最高的試驗溫度；

試驗箱濕度設定：所有試驗濕度均設定為55%RH；

輸出負載：使用穩定性好的精密電阻作為負載，依據額度輸出規格連接對應大小的電阻；

當試驗箱內溫度達到設定值并穩定不少于1 h后開始接通電源進行試驗，待開關電源適配器發熱穩定后結束試驗。在進行下一輪試驗前，開關電源適配器元器件溫度需恢復到初始狀態。

溫度監測點：由于內部元件發熱明顯，且為了不對內部元件的散熱造成太大影響，本探究對內部具有代表性的三個元器件的溫度進行監測。三個元器件分別為：初級電解電容、變壓器繞組、印制板。

3 試驗數據整理及分析

3.1 各樣品溫度實測值

3.2 環境溫度差及對應的溫度監測點溫度差

依據3.1中的溫度數值分別計算環境溫度差和溫度監測點溫度差。

3.4 統計分析γ值的規律

從3.3所得的γ值可以看出γ值的分布區間在[0.6，1]， 且試驗電壓對γ值的影響不大。綜合統計90 V和264 V試驗電壓下不同元器件不同γ值出現的個數，分別見圖3，圖4，圖5。

2）若γ=0.9，計算所得的元件最高溫度小于溫度限值但在2 ℃[3]范圍內，考慮到不確定度的影響，應建議企業整改；

3）若γ=0.9，計算所得的元件最高溫度小于溫度限值且超過2 ℃[3]，則可以認為符合標準要求。

在日常的開關電源適配器溫升試驗中，若常溫下試驗所得的元器件的最高溫度處于溫度限值的臨界值時，可通過此規律推算出相對準確的試驗結果，而不需要花費大量時間和資源成本去重新評估測試，也能有效地解決和回應企業的疑議。如有需要，對于其他電子產品的溫升試驗結果也可參考上述得出的γ值，進行相對更準確的判定。

最后，由于試驗條件的限制，本論文得出的結論具有一定的局限性，對于監督抽查或類似性質的檢測任務，依然需要在符合標準規定的試驗條件下開展進一步的試驗，以便取得更有說服力的試驗結果。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會.GB 4943.1-2011《信息技術設備 安全 第1部分：通用要求》[S].2011.

[2] IEC 60950-1：2005，MOD《Information technology equipment-Safety-Part 1：General requirements》[S].

[3] IEC GUIDE 115（Edition 1.0） 《Application of uncertainty of measurement to conformity assessment activities in the electrotechnical sector》[S].