Mecanismos de refrigeración mediante ventilador

El ventilador de una fuente de alimentación accionado por un motor electrónico (ventilador de 12Vcc), es la principal fuente de refrigeración para todo tipo de fuentes siendo la potencia y el control del ventilador parte del circuito de la propia fuente. El flujo de aire está directamente relacionado con la disipación de potencia de la fuente de alimentación. Normalmente una fuente de alimentación en caja necesita de refrigeración mediante ventilador cuando su potencia supera los 300W.
Dirección del flujo de aire
La información de la dirección del flujo de aire aparece especificada en la hoja de características del producto, en la parte de especificaciones mecánicas. Las dos opciones que nos encontramos son o bien flujo dirigido hacia la PSU o flujo expulsado de la fuente de alimentación. Teniendo en cuenta el diseño de ventilación del sistema, los clientes pueden requerir cambiar la dirección del flujo de aire de una fuente de alimentación estándar. En estos casos tendremos que tener en cuenta una serie de requerimientos tal como se muestran en la Tabla 1:
Comportamiento de control del ventilador
El control del ventilador tiene principalmente tres funciones dependiendo del nivel de potencia: control de encendido/apagado del ventilador, control de velocidad dependiendo de la carga y control del ventilador según condiciones térmicas. Para modelos de fuente de alimentación de alta potencia como la serie RST y productos de gama baja no existe el control de ventilador, el ventilador siempre está ON.
1) Ventilador encendido/apagado
Cuando la fuente está sin carga el ventilador está apagado. En condiciones de carga, cuando ésta es más alta que un determinado valor, el ventilador comienza a girar hasta llegar a su velocidad máxima. No tiene función de protección de bloqueo de ventilador y es ampliamente utilizada para fuentes de mediana potencia.
2) Control de velocidad del ventilador dependiendo de la carga
Hay una relación directa entre la carga y la rotación del ventilador. Si la carga es más alta, la velocidad del ventilador es mayor. De esta forma reduce el ruido y aumenta la vida útil del ventilador en condiciones de carga ligera.
3) Control del ventilador dependiendo de la condición térmica
Dentro de la fuente de alimentación existen uno o varios sensores de temperatura internos para detectar componentes críticos, dependiendo de la temperatura registrada en ellos, la velocidad del ventilador aumentará o disminuirá. Esta forma de control del ventilador puede reducir el ruido del ventilador si la temperatura de funcionamiento es baja. Para las fuentes de alimentación de mediana potencia la funcionalidad es fácil. Si la temperatura detectada es mayor que el valor establecido el ventilador funcionará a velocidad máxima; si es menor que dicho valor, el ventilador estará apagado. En este tipo de fuentes podemos observar cómo el ventilador permanece encendido un cierto período de tiempo y luego se apaga debido a este tipo de control.
Vida útil del ventilador
La expectativa de vida de un ventilador depende del sistema de rodamientos y la temperatura ambiente. Hay varios métodos de cálculo para determinar la vida útil del ventilador, como el L1, L10, MTBF, MTTF. Muchos fabricantes de ventiladores usan el L10 para determinar la vida útil del ventilador, este valor se puede encontrar en la hoja de características del producto. En general, para un ventilador con cojinete de bolas, un ingeniero puede esperar una vida útil de unas 70.000 horas bajo condiciones normales de operación (según L10). La vida útil del ventilador es un factor a tener en cuenta en el cálculo MTBF de una fuente de alimentación. A fin de prolongar la vida útil del sistema, seleccione una fuente de alimentación con control de ventilador, qué éste sea de alta calidad (mayor vida útil) y utilícelo a una temperatura ambiente más baja.
Reducir el ruido del ventilador
Reducir el ruido del ventilador es una demanda creciente, especialmente para aplicaciones en interiores. Para lograr esta reducción de ruido del ventilador tendremos que tener en cuenta los siguientes aspectos:
1) Reducir el ruido del ventilador en modo de espera o condiciones de carga ligera
Para aplicaciones como transmisión de datos, cargadores o cargas dinámicas, existe la posibilidad de que la fuente de alimentación está en modo de espera durante un largo período de tiempo. Los usuarios pueden requerir reducir la velocidad del ventilador bajo estas condiciones o que el ventilador se apague. El comportamiento de la velocidad del ventilador se puede modificar mediante hardware o firmware dependiendo de los modelos.
2) Reducir el ruido del ventilador en todas las condiciones de funcionamiento
El ruido acústico (dB) es un parámetro para determinar el ruido del ventilador que se muestra en la hoja de datos del ventilador. Con el propósito de reducir el ruido, se debe seleccionar un ventilador que genere el menor ruido acústico posible. El ventilador es considerado como un componente crítico y debe aparecer registrado en el informe CB. Si el ventilador seleccionado no se incluye en el informe de CB, la fuente necesita volver a pasar la certificación.
3) Diseño sin ventilador
En aplicaciones para ambientes agresivos el requisito fundamental para reducir el ruido del ventilador es cambiar de modelo a un diseño sin ventilador, ya que el ambiente polvoriento y la alta temperatura ambiente afectan la vida útil de éste. Para este tipo de sistemas existen diseños especiales como productos en carril DIN, productos encapsulados con resinas (Serie HEP) la mayoría con formatos especiales o muy pesados.