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TAKASAGO 高砂 LX-2 无风扇静音温控散热架构原理详解

更新时间:2026-06-17      浏览次数:10

一、产品基础概述

LX-2 系列是 TAKASAGO 高砂制作所推出的 35W 级紧凑型开关式直流稳压电源,整机零风扇被动散热架构,主打静音、无尘、高可靠场景,适配声学实验室、半导体洁净室、医疗精密器件、音频传感器供电等对噪音、粉尘敏感的测试环境。
传统带风扇电源存在噪音、吸入粉尘、风扇磨损故障三大痛点,LX-2 通过低损耗开关功率拓扑、一体化均温铝制散热腔体、分层导热传导结构、智能过温温控保护算法四层协同被动散热方案,在无任何运动部件前提下,实现满载工况稳定控温,全程运行。
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LX-2系列整机外观

二、散热架构四大核心底层结构

1、低发热源头:高效软开关功率电路(从根源减少产热)

LX-2 放弃传统线性串联稳压架构,采用低损耗高频软开关变换拓扑,从源头降低整机发热总量:
  1. 谐振软开关功率管,开关损耗相比硬开关降低 60%,满载功率器件温升大幅下降;

  2. 宽效率区间优化,0~35V 全输出区间转换效率≥88%,仅 12% 电能转化为热量;

  3. PCB 热源分区布局:功率 MOS、整流二极管、高频变压器集中布置于机身后侧导热区,控制芯片、显示面板等低温元器件前置,避免局部热点堆积,热量集中定向导出。

2、第一层导热:高导热界面传导系统(热源→散热基座)

整机发热核心元件通过标准化导热链路快速传递热量至机身金属腔体:
  1. 高导热硅胶垫片:功率管、变压器与铝合金主散热基座之间填充 0.1mm 超薄导热垫,消除金属接触面微观空气间隙,降低接触热阻;

  2. 加厚一体化铸铝基座:机身背部为一体成型加厚铝基板,作为整机均温载体,快速吸收功率元件集中热量,避免单点高温;

  3. 铜箔大面积铺铜导热:PCB 功率回路采用加厚铜箔,辅助传导变压器、电感的分散热量至铝基座,均衡机身内部温度场。

3、第二层散热:开放式密集鳍片自然对流辐射系统(基座→环境空气)

机身背部一体成型高密度垂直铝散热鳍片,是被动散热核心载体,依靠自然对流 + 热辐射双重散热机制释放热量:
  1. 高密度垂直鳍片设计:竖向镂空鳍片,形成自上而下的空气对流通道,热空气受热自然上浮、冷空气从底部流入,持续带走鳍片热量;

  2. 超大有效散热面积:同等机身尺寸下,鳍片结构散热面积是平板外壳的 3.2 倍,大幅提升空气换热效率;

  3. 阳极黑化辐射强化处理:鳍片表面做黑色阳极氧化,热辐射发射率提升,无需气流也可通过红外辐射向环境散发热量,密闭机柜弱通风场景仍可稳定控温。

4、第三层防护:智能分级过温温控逻辑(软件闭环热保护)

LX-2 内置多路 NTC 温度传感器,分别采集铝基座、功率变压器、内部腔体三处温度,搭载分级温控算法,全程保护设备不因高温失效,也是无风扇架构安全运行的核心保障:
  1. 一级预警温控(轻度过热)

    环境温度偏高、通风不足触发,主控自动小幅降低输出开关频率,减少功率损耗,同步限制瞬时峰值输出电流,抑制热量持续上升;

  2. 二级降功率保护(中度高温)

    基座温度超过安全阈值,设备自动线性降低最大输出功率,维持 CV/CC 稳压稳流功能,不会直接切断测试回路,避免待测样品突发断电损坏;

  3. 三级切断保护(极限超温)

    散热环境严重堵塞、密闭无通风导致温度持续飙升,整机立刻切断功率输出,屏幕弹窗过温告警,待机身自然降温后才可恢复工作,保护功率器件不被高温击穿。

三、无风扇完整热循环工作流程

  1. 产热阶段:开关功率管、高频变压器工作产生热量;

  2. 传导阶段:热量通过导热垫片、PCB 厚铜箔快速传导至背部铸铝均温基座;

  3. 扩散阶段:基座将热量均匀分散至全部垂直散热鳍片,消除局部高温点;

  4. 散热阶段

    • 自然对流:鳍片加热周边空气,热空气沿竖向鳍片通道向上流出,常温冷空气持续从设备底部补充进入,循环带走热量;

    • 热辐射:黑化铝鳍片通过红外辐射向四周空气、机柜释放热量,弥补密闭环境对流不足;

  5. 温控闭环:多路温度传感器实时采集温度,主控动态调节输出功率、开关频率,形成无源散热 + 软件温控的双重稳定机制。

四、LX-2 无风扇散热架构五大核心技术优势

1、全程,适配声学 / 静音实验室

无风扇、无任何运动机械部件,整机运行噪音<20dB,音频元器件、麦克风、声学传感器测试环境,不会引入风机噪音干扰测试数据。

2、隔绝粉尘吸入,适配半导体洁净车间

传统风扇持续吸入空气中粉尘,长期堆积堵塞散热片、腐蚀 PCB 线路;LX-2 无进风风道,粉尘无法进入机身内部,大幅降低洁净室设备维护频次,避免芯片、薄膜制程污染风险。

3、无易损机械件,设备寿命大幅提升

风扇属于易损耗件,常规风机 2~3 年出现异响、停转故障;LX-2 被动散热无磨损部件,MTBF 平均运行时间提升至 10 万小时以上,长期量产产线运维成本更低。

4、紧凑型轻量化,机架 / 台式灵活安装

依托高效被动散热,整机尺寸仅 71×219×130mm(半 19 英寸机架规格),重量约 1.5kg,体积、重量仅传统线性带风扇电源的 1/2、1/3,节省实验室机柜空间。

5、弱通风 / 密闭机柜稳定运行

依靠热辐射 + 分级温控算法,即使安装在密闭机架、通风条件较差场景,满载 35W 长时间连续运行温升可控,不会频繁触发过温保护,适配自动化小型测试工位。


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