温度がDINレール電源の寿命に及ぼす影響

長寿命化には熱放散の最適化が不可欠

熱は、コンポーネントの耐用年数に大きな影響を及ぼします。高効率に加えて、優れた冷却システムも長寿命化に不可欠です。

高効率の電源でも、微量のエネルギーが常に失われています。プルスの電源装置は最大95.6%という極めて高い効率性を備えていますが、残りの4.4%の入力電力は損失します。電力損失による熱発生は避けられないため、熱を周囲に直接放散する必要があります。ハウジングの外表面と、装置を通過する対流空気流がその役割を果たします。この対流空気流は、遮断されることなくコンポーネント間を流れなければなりません。

しかし、これを実現するのは容易ではありません。電源の複雑化と小型化が進んでおり、装置内部のスペースは限られています。デバイス内のコンポーネントとして、冷却ダクトを設置することが非常に重要です。また、デバイス内に熱がこもらないように、熱源を短く、直接接続することも選択肢の1つです。スマートな冷却システムによって、多くの場合、内部のヒートシンクが不要になり、結果として軽量化につながり、電源のコストも大幅に削減することが可能になります。

コンポーネントの適切な配置の重要性

電源装置の長寿命化には、温度に敏感なコンポーネントを適切に配置することが重要です。

回路設計者は、電気的要件に応じてコンポーネントを配置する傾向があり、熱設計に関しては妥協するケースも少なくありません。電源装置の耐用年数を最大化するためには、寿命を左右するコンポーネントを低温の場所に配置する必要があります。温度に敏感なコンポーネントとして、電解コンデンサ、バリスタ、オプトカプラが挙げられますが、特に電解コンデンサは、ユニット内の涼しい位置に配置できます。

図4：サ—モグラフィ画像

図5：サ—モグラフィ画像

実証試験：サーモグラフィカメラで映し出した電源装置

サ—モグラフィでDINレール電源を映し出すと、コンポーネントの適切な配置が、装置内部の温度上昇の抑制につながっている様子が確認できます。特に対流冷却式スイッチモード電源では、サーモグラフィによる検証によって有益な情報が得られます。

高性能サーモグラフィカメラを使用した実証試験では、装置内の高温スポット、特定箇所の熱発生、最も高温になるコンポーネントの位置を確認できます。「クールデザイン」により、負荷時でも過熱することなく、電源装置の機能は最大限に発揮されます。

温風は、対流冷却によって気流に乗って外部に導かれます。気流が効果的に機能していることは、サ—モグラフィで検証可能です。

PULS CP10のサ—モグラフィ画像から、電解コンデンサ（画像内の1、2、3、4、5番）などの温度に敏感なコンポーネントが最適な位置に配置され、低温を維持していることが確認できます（図4、5参照）。