電源制作中與電無關(guān)的冷技術(shù)

如題：我只講電源制作中與電無關(guān)的冷技術(shù)。因為我對電源來說，完全是個門外漢。知道電源圈子里有很多奇花異草，卻因?qū)W識有限，只能門外看看出墻的花草。在摸索中，有一些自己的小方法，在這里班門弄斧的給各位看看。下面略略說起，文字不通處，請見諒。我只有初中文化。

前天跟群里的朋友聊起來變壓器的溫度。有朋友說溫度燙手，但不知道是多少度。于是我就把我日常用來測溫度的方法說了一些，居然也有好幾種。弄個帖子總結(jié)一下，也算是經(jīng)驗分享。測變壓器的溫度，書里邊講的是熱測量法，根據(jù)銅線在不同溫度下的阻值會變化，而迅速的測量線圈的電阻，因此來計算出線圈的溫度。這個理論上沒問題。實際上各家的銅線，純度不同，溫度曲線和阻值也不完全一樣。因此，各種誤差綜合起來，大約能有10--20攝氏度的差值。雖然查表可以算。但也只是大概的算，另外還得用電橋，迅速的在斷電后馬上測量線圈熱態(tài)電阻，以免溫度下降影響測量結(jié)果。話說回來，買的起1000塊的電橋，也就不在乎幾十塊買個紅外測溫儀了。

圖片是網(wǎng)絡(luò)截圖，根據(jù)圖示，可以看到阻值和溫度的關(guān)系幾乎是線性的。我自己也做過類似實驗，但終因散熱太快，而導致測溫不準確。雖然圖中測試的是熱敏電阻。但也說明了電橋測量溫度的可行性。同理可以用于銅線上的測溫。

接著說紅外測溫儀，淘寶上便宜的幾十塊，貴的幾百塊。優(yōu)點是測溫精確，缺點也是明顯的：只能單點測溫。而且是在一定距離上，激光點才會和測溫的點準確重合。對于大目標的測溫，這個很好用。比如測量錫爐的溫度，烤箱的溫度。對于小零件的測溫，就經(jīng)常不能很準確的對準目標?？傄蝸砘稳サ恼业揭粋€最高溫度，才能確定發(fā)熱最厲害的是某一片地方。比較費時間，但畢竟是便宜。

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)。圖片中廣告請忽略。如圖，通常上面的是激光線，下面的紅色線代表測溫區(qū)域的指向。通常會在20--100厘米范圍內(nèi)保持比較好的一致性。再遠或者更近，則會有激光點和被測點不能重合的問題。

然而，便宜的測溫方法并不精確顯示出溫度最高的是哪個零件。有沒有便宜又精確的方法呢？在90年代我看電子報的時候，就已經(jīng)用松香粉末均勻撒在零件上，來測量零件溫度是否過高，或者異常溫升。松香理論熔點是110攝氏度，粉末狀態(tài)溫度會更低一些就能看到松香的變化了。因此，只要發(fā)現(xiàn)哪撒的松香粉末開始熔化，就說明這塊地方有問題。檢修也就有個方向了。早年間修功放經(jīng)常用這方法。很有效。有些功放靜態(tài)電流很大。如果異常發(fā)熱，那在工作的時候會隨時燒壞的。那個年代還沒有見過紅外溫度計。最多是熱電偶。

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)。一鍋紅燒松香，溫度在70--80度就開始軟化。180--190度開始汽化。

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)。當然不是我的烙鐵。也不是我的手。冒煙的是焊錫絲里的松香以及部分助焊劑。大多數(shù)是松香。

隨著時代的進步，科技發(fā)展起來了。現(xiàn)在有比松香粉末更清潔，更簡單的測試方法。關(guān)鍵是最便宜。5塊錢的材料能用一整年。絕招祭出：熱敏打印紙。這種普通貼紙一樣的白色小標簽，通常用來超市里打印小票。原理是用瞬間的高溫光點照射紙面，當局部溫度超過65攝氏度就開始變色了，80攝氏度開始變深灰色，100攝氏度接近純黑。一張貼紙剪幾個小片，分別貼在MOS表面，變壓器線包，磁芯，散熱片，PCB上。經(jīng)過十幾分鐘到半小時的老化，各零件溫度穩(wěn)定后，就可以大概知道所有貼紙的地方溫度有多少度了。成本才一次一分錢都不到。

一卷3--5塊錢，幾百張，夠用很久了。我沒事的時候就用打火機燒個黑色火焰的圖形玩。

熱敏打印紙的方法很直接。但速度慢。我常用來測量穩(wěn)定電源的某些零件表面溫度。需要電源工作到熱平衡以后，才知道哪最熱。哪需要繼續(xù)優(yōu)化。于是我還有更簡單的方法。及時，快速。一樣的便宜，好用。酒精！裝在針管里，在熱機以后對著變壓器線包上滴一滴，如果馬上冒泡蒸發(fā)，那就說明溫度超過80度了。酒精的汽化溫度是78度，同樣的可以知道所有零件有沒有超過80度的地方。直接，高效。但只能一小滴。同一個地方短時間滴兩三次來測量，就等于給零件降溫了。測不出真實溫度了。用酒精，無損，環(huán)保，無殘留。

就像這樣，瞬間被汽化的情況，表明溫度遠超過80度。這么震撼的場景不是我制造的。

于是，我花了2600大洋買了個最便宜的熱成像。這下，所有的關(guān)于溫度的問題都不是問題了。隨時測量。哪怕開機就能測出來啟動電阻上的溫度。即使電阻只有0.1攝氏度的變化，但也能跟旁邊PCB板的溫度有明顯的差異。這點在熱成像上是很好用的。我用它來優(yōu)化過RCD的吸收，啟動電阻的取值，以及其他的各種發(fā)熱上的問題。但熱成像也并非神兵利器。對于光面的鋁制散熱片，它測得的結(jié)果是鏡面反色的物體的溫度，而不是散熱片本體的溫度。只有黑色散熱片可以準確測量。所以我會用記號筆在需要測量的物品上都標記上一個黃豆大的點，這樣可以得到幾乎準確無誤的結(jié)果。同理，我也用來看變壓器的線包熱，還是磁芯熱。以此來優(yōu)化自己的變壓器。

熱成像的原理其實是用了虛擬和真實相結(jié)合的方式.目前的民用級別熱成像都是用兩個鏡頭,一個是紅外鏡頭,用來感知一個區(qū)域內(nèi)的紅外輻射的強弱.另一個是普通光學鏡頭,用來感知同區(qū)域內(nèi)的真實光學影像.這倆畫面通過軟件結(jié)合以后,我們就能看到真實物體上的紅外輻射強度圖.再通過軟件的計算,得出不同區(qū)域的溫度,在屏幕上顯示出來.

熱成像貴,原因在于內(nèi)部相當于多個普通單點紅外測溫儀的組合體.例如單點的測溫儀售價在50元左右.一個分辨率是240*240的紅外熱成像就相當于集成了57600個單點的紅外測溫儀同時工作,因為集成度高,我們不用真的花幾萬只測溫儀的價錢.國內(nèi)只要兩三千就可以了.軍用級別的,例如導彈上,需要在幾十千米之外發(fā)現(xiàn)一個紅外熱源,那種分辨率簡直是恐怖.所以一枚導彈的價格通常堪比豪車.

之所以我會對溫度很關(guān)心,因為最近做了幾款無風扇自散熱的電源,期間的各種問題引起了我對溫度的嚴格要求.當我認真從理論計算并嚴格制作出一個符合理論電感量的變壓器的時候,在老化的時候出現(xiàn)了問題,本來設(shè)計全程都是工作在DCM模式的反激,結(jié)果卻在70%多負載的時候看波形已經(jīng)到了滿載狀態(tài).以為自己計算出問題了.反復用不同的方法算了好幾次,結(jié)果都是正常的.于是把目光轉(zhuǎn)向了老化后的狀態(tài):50%功率老化的時候,經(jīng)過30分鐘基本達到熱平衡,這時候測量變壓器溫度是在75度附近.到了波形看起來滿載的時候,變壓器溫度是85度左右.于是發(fā)現(xiàn)-----溫度的上升讓變壓器的感量變大了.查磁芯的溫度曲線也印證了這一點.可以說,我是買到垃圾磁芯了.從另一面說,即使正品磁芯,也會有溫度影響感量的問題,但不會這么明顯.為了驗證我的想法,從網(wǎng)上買來印字的"原裝"磁芯.經(jīng)過幾次實驗,證實了正品磁芯的電感量受溫度變化的影響很小.25--100度,電感量變化不到5%.而普通磁芯則在10%甚至更大.所以,在做實際產(chǎn)品的時候,功率設(shè)計出10%的余量是有道理的.可以在滿載極限狀態(tài)下,也能滿負荷工作.

除了溫度帶來的電感量變大的問題,還有MOS管的電流問題.幾乎所有的MOS管的規(guī)格書都給出了兩個電流值,一個是25度的,一個是100度的,有的給的是25和75度的電流值.例如一個10A的MOS,在25度時候是10A,在100度的時候就只能流過6A的安全電流了.我們選擇零件的時候也有必要考慮一下電源在極限溫度狀態(tài)下,是否所有的零件都能有足夠的余量.不單單是變壓器和MOS.我們常用的431和電阻二極管三極管也都有溫飄問題.如何精確的檢測電路,并用負溫度系數(shù)的電路去糾正溫度造成的偏差,這是我目前面臨的問題.但也在逐步解決.