Trzy skuteczne metody odprowadzania ciepła z modułów mocy

Istnieją trzy podstawowe metody przenoszenia energii modułu mocy z obszaru o wysokiej temperaturze do obszaru o niskiej temperaturze: promieniowanie, transmisja i konwekcja.

Promieniowanie: Przenoszenie ciepła przez indukcję elektromagnetyczną wytworzonego między dwoma blokami o różnych temperaturach.

Transmisja: Przenoszenie wytwarzania ciepła przez stałe medium.

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 podczas projektowania wysokiej jakości systemu odprowadzania ciepła, wszystkie trzy metody wymiany ciepła są dokładnie brane pod uwagę.

moduł zasilania

1, źródło promieniowania, rozpraszanie ciepła

Gdy dwa interfejsy o różnych temperaturach zwrócą się ku sobie, spowoduje to ciągły transfer ciepła przez promieniowanie.

O ostatecznym wpływie promieniowania na temperaturę niektórych bloków decyduje wiele czynników: różnica temperatur różnych elementów, orientacja elementów powiązanych, gładkość powierzchni elementów i ich wzajemne rozmieszczenie itp. Bo nie ma mowy do ilościowej analizy tego pierwiastka oraz wpływu otaczającego środowiska' własnej wymiany energii kinetycznej promieniowania, bardzo trudno jest zmierzyć szkodliwość promieniowania na temperaturę i trudno jest ją dokładnie obliczyć.

W konkretnym zastosowaniu modułu sterującego przełączającego przekształtnika mocy, 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, i generalnie nie jest uwzględniane w planie projektu cieplnego. 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, rozpraszanie ciepła przez transmisję

W wielu zastosowaniach ciepło wytworzone na podłożu modułu mocy musi być przenoszone na długą powierzchnię rozpraszania ciepła przez elementy przenoszące ciepło. W ten sposób temperatura podłoża modułu mocy będzie równa sumie temperatury powierzchni rozpraszania ciepła, temperatury elementów wymiany ciepła oraz temperatury obu powierzchni. Opór cieplny elementów wymiany ciepła jest proporcjonalny do długości L między nimi i odwrotnie proporcjonalny do pola przekroju i szybkości wymiany ciepła między nimi. Zastosowanie odpowiednich surowców i powierzchni przekroju może również skutecznie zmniejszyć opór cieplny elementów wymiany ciepła. Gdy przestrzeń i koszty instalacji są dozwolone, należy zastosować grzejnik o najmniejszym oporze cieplnym. Należy pamiętać, że jeśli temperatura podłoża modułu mocy nieznacznie spadnie, średni czas między awariami (MTBF) znacznie wzrośnie.

Surowce do produkcji radiatorów są kluczowym elementem wpływającym na wydajność, dlatego przy wyborze należy zwrócić uwagę na wiele aspektów. W większości zastosowań ciepło generowane przez moduł mocy będzie przekazywane z podłoża do radiatora lub elementów wymiany ciepła. Jednak na powierzchni między podłożem modułu mocy a elementami wymiany ciepła wystąpi różnica temperatur. Ten rodzaj różnicy temperatur musi być kontrolowany. Opór cieplny jest połączony szeregowo w pętli sterowania rozpraszaniem ciepła. Temperatura podłoża powinna być temperaturą powierzchni i składników przenoszących ciepło. Suma temperatury. Jeśli nie jest kontrolowany, wzrost temperatury powierzchni będzie bardzo widoczny. Całkowita powierzchnia powinna być tak duża, jak to możliwe, a gładkość powierzchni powinna mieścić się w granicach 5 milicali (0,005 stopy). W celu lepszego usunięcia nierówności powierzchni można wypełnić powierzchnię klejem termoprzewodzącym lub podkładką termoprzewodzącą. ) Po zastosowaniu odpowiednich środków zaradczych opór cieplny powierzchni może zostać obniżony do wartości poniżej 0,1 ℃/W. Tylko poprzez zmniejszenie oporu cieplnego rozpraszania ciepła (RTH) lub zmniejszenie zużycia energii (Ploss) można obniżyć temperaturę i zwiększyć TAmax. Maksymalna moc zasilacza impulsowego jest powiązana z temperaturą sceny aplikacji. Główne parametry wpływające na straty mocy wyjściowej Ploss, rezystancję termiczną RTH oraz najwyższy zasilacz impulsowy Temperatura obudowy TC. Zasilacz impulsowy o wysokiej sprawności i najlepszym odprowadzaniu ciepła będzie miał niższą temperaturę. Gdy wydawana jest nominalna moc wyjściowa, ich temperatura użytkowa będzie marginalna. Temperatura zasilacza impulsowego o mniejszej sprawności lub słabym rozpraszaniu ciepła będzie wyższa. Muszą być aplikacjami chłodzonymi powietrzem lub obniżonymi.

3, rozpraszanie ciepła konwekcyjnego;

Konwekcyjne rozpraszanie ciepła jest najczęściej stosowaną metodą rozpraszania ciepła w konwerterach mocy Aipu. Konwekcja generalnie dzieli się na konwekcję naturalną i konwekcję wymuszoną. Przenoszenie ciepła z powierzchni gorącego bloku do otaczającego gazu statycznego w 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 grzejników z konwekcją naturalną należy również zwrócić uwagę na:

Generalnie dla radiatorów podano tylko główne parametry radiatorów pionowych. 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.