Trzy skuteczne metody odprowadzania ciepła z modułów mocy
Istnieją dwie podstawowe metody przenoszenia energii modułu mocy z obszaru o wysokiej temperaturze do obszaru o niskiej temperaturze: promieniowanie i konwekcja.
Promieniowanie: Przenoszenie ciepła przez indukcję elektromagnetyczną wytworzonego między dwoma blokami o różnych temperaturach.
Konwekcja: przenoszenie ciepła przez medium płynne (gaz).
W różnych konkretnych zastosowaniach wszystkie trzy metody wymiany ciepła często mają różne poziomy efektu. W większości zastosowań konwekcja jest najbardziej krytyczną metodą wymiany ciepła. Jeśli zostaną dodane dwie pozostałe metody rozpraszania ciepła, rzeczywisty efekt będzie lepszy. Jednak w niektórych sytuacjach te dwie metody mogą również mieć efekt przeciwny do zamierzonego. Dlatego przy projektowaniu wysokiej jakości systemu rozpraszania ciepła należy dokładnie rozważyć wszystkie trzy metody wymiany ciepła.
Moduł zasilania
1. Rozpraszanie ciepła przez źródło promieniowania
Gdy dwa interfejsy o różnych temperaturach zwrócą się ku sobie, spowoduje to ciągły transfer ciepła przez promieniowanie.
O ostatecznym wpływie promieniowania na temperaturę niektórych obiektów decyduje wiele czynników: różnica temperatur poszczególnych elementów, orientacja powiązanych elementów, gładkość powierzchni elementów oraz odległość między nimi. Ponieważ nie ma możliwości ilościowej analizy tego pierwiastka oraz wpływu otaczającego środowiska' własnej wymiany energii kinetycznej promieniowania, bardzo trudno jest zmierzyć szkodliwość promieniowania na temperaturę i trudno jest dokładnie Oblicz.
W konkretnym zastosowaniu modułu sterującego przekształtnika zasilacza impulsowego, jest mało prawdopodobne, aby polegać wyłącznie na rozpraszaniu ciepła promieniowania jako metodzie chłodzenia przekształtnika. W większości przypadków źródło promieniowania rozprasza tylko 10% lub mniej całkowitego wytwarzanego ciepła. W związku z tym ciepło promieniowania jest na ogół stosowane tylko jako metoda pomocnicza, oprócz kluczowej metody rozpraszania ciepła, a plan projektu termicznego generalnie nie uwzględnia jego wpływu. Wpływ temperatury modułu zasilacza. W określonych zastosowaniach temperatura modułu ogólnego sterowania konwerterem jest wyższa niż naturalna temperatura otoczenia. Dlatego też promienisty transfer energii kinetycznej sprzyja rozpraszaniu ciepła. Jednak w pewnych warunkach temperatura niektórych źródeł ciepła (płyty urządzeń elektronicznych, rezystory dużej mocy itp.) wokół modułu sterującego jest wyższa niż temperatura modułu mocy, a ciepło promieniowania tych obiektów spowoduje wzrost temperatury modułu sterującego.
W planie projektowania rozpraszania ciepła względne pozycje elementów peryferyjnych modułu sterującego przekształtnika powinny być naukowo rozmieszczone zgodnie z wpływem, jaki spowoduje promieniowanie cieplne. Gdy gorące elementy znajdują się w pobliżu modułu sterującego konwertera, w celu osłabienia efektu grzewczego źródła promieniowania, cienkie żebra płyty izolacji cieplnej należy włożyć między moduł sterujący a gorące elementy.
2. Konwekcyjne rozpraszanie ciepła
Konwekcyjne rozpraszanie ciepła jest najczęściej stosowaną metodą rozpraszania ciepła w konwerterach mocy firmy Epson. Generalnie konwekcja dzieli się na dwa typy: konwekcję naturalną i konwekcję wymuszoną. Przenoszenie ciepła z powierzchni gorącego bloku do otaczającego gazu statycznego o niższej temperaturze nazywa się konwekcją naturalną; przenoszenie ciepła z powierzchni gorącego bloku do płynnego gazu nazywa się wymuszoną konwekcją.
Zaletą konwekcji naturalnej jest to, że jest bardzo łatwa do wdrożenia, nie wymaga wentylatorów elektrycznych, jest tania i ma wysoką niezawodność w odprowadzaniu ciepła. Jednak w przeciwieństwie do konwekcji wymuszonej, aby osiągnąć tę samą temperaturę podłoża, wymagany jest duży radiator.
Przy projektowaniu grzejnika z konwekcją naturalną należy również zwrócić uwagę na:
Generalnie dla radiatora podane są tylko główne parametry radiatora pionowego. Rzeczywisty efekt rozpraszania ciepła przez poziomy radiator jest słaby. Jeżeli wymagany jest montaż poziomy, należy odpowiednio zwiększyć powierzchnię grzejnika, można również zastosować wymuszone konwekcyjne odprowadzanie ciepła.
