Trzy skuteczne metody rozpraszania ciepła modułów mocy

Istnieją trzy podstawowe metody transferu energii modułu mocy z obszaru wysokiej temperatury do obszaru niskiej temperatury: promieniowanie, transmisja i konwekcja.

Promieniowanie:

Elektromagnetyczny transfer indukcyjny ciepła wytwarzanego między dwoma blokami o różnych temperaturach.

Transmisja:

Przenoszenie wytwarzania ciepła przez medium stałe.

Konwekcja:

Przenoszenie ciepła przez medium płynne (gaz).

W różnych specyficznych zastosowaniach wszystkie trzy metody wymiany ciepła często mają różne poziomy efektu. W większości zastosowań konwekcja jest najbardziej krytyczną metodą wymiany ciepła. Jeśli zostaną dodane pozostałe dwie metody rozpraszania ciepła, rzeczywisty efekt będzie lepszy. Jednak w niektórych sytuacjach te dwie metody mogą również mieć skutki odwrotne do zamierzonych. Dlatego przy projektowaniu wysokiej jakości systemu rozpraszania ciepła wszystkie trzy metody wymiany ciepła są starannie rozważane.

moduł zasilania

1, źródło promieniowania, rozpraszanie ciepła

Gdy dwa interfejsy o różnych temperaturach stoją naprzeciwko siebie, spowoduje to ciągłe przenoszenie promieniowania ciepła.

Ostateczny wpływ promieniowania na temperaturę niektórych bloków zależy od wielu czynników: różnicy temperatur różnych składników, orientacji powiązanych składników, gładkości powierzchni składników i ich wzajemnych odstępów itp.

Ponieważ nie ma sposobu na ilościową analizę tego pierwiastka, a także wpływu własnej radiacyjnej wymiany energii kinetycznej otaczającego środowiska, bardzo skomplikowane jest zmierzenie szkodliwości promieniowania na temperaturę i trudno jest dokładnie obliczyć.

W specyficznym zastosowaniu modułu sterującego przetwornicy mocy rozdzielczej jest mało prawdopodobne, aby polegał wyłącznie na rozpraszaniu ciepła promieniującego jako metodzie chłodzenia konwertera.

W większości przypadków źródło promieniowania rozprasza tylko 10% lub mniej całkowitej produkcji ciepła. Dlatego ciepło promieniowania jest zwykle stosowane tylko jako metoda pomocnicza oprócz kluczowej metody rozpraszania ciepła i na ogół nie jest brane pod uwagę w planie projektowania termicznego. Wpływ temperatury modułu zasilania. W konkretnych zastosowaniach temperatura ogólnego modułu sterującego konwertera jest wyższa niż naturalna temperatura otoczenia. Dlatego promienny transfer energii kinetycznej sprzyja rozpraszaniu ciepła. Jednak w pewnych warunkach temperatura niektórych źródeł ciepła (płytek urządzeń elektronicznych, rezystorów dużej mocy itp.) wokół modułu sterującego jest wyższa niż temperatura modułu mocy, a promieniowanie cieplne tych obiektów zwiększy temperaturę modułu sterującego.

W planie projektowym rozpraszania ciepła względne położenia peryferyjnych elementów modułu sterującego konwertera powinny być ułożone naukowo zgodnie z wpływem, jaki spowoduje promieniowanie cieplne. Gdy gorące elementy znajdują się blisko modułu sterującego konwertera, w celu osłabienia efektu grzewczego źródła promieniowania, cienkie żebra płyty termoizolacyjnej powinny być włożone między moduł sterujący a gorące komponenty.

2, rozpraszanie ciepła z przenoszenia

W wielu zastosowaniach ciepło wytwarzane na podłożu modułu energetycznego musi być przenoszone na długą powierzchnię rozpraszania ciepła przez elementy wymiany ciepła. W ten sposób temperatura podłoża modułu mocy będzie równoważna sumie temperatury powierzchni rozpraszania ciepła, temperatury składników wymiany ciepła i temperatury obu powierzchni.

Opór cieplny składników przenoszących ciepło jest proporcjonalny do długości L między nimi i odwrotnie proporcjonalny do powierzchni przekroju poprzecznego i szybkości wymiany ciepła między nimi. Zastosowanie odpowiednich surowców i powierzchni przekroju poprzecznego może również skutecznie zmniejszyć opór cieplny elementów przenoszących ciepło. Gdy dozwolona jest przestrzeń montażowa i koszt, należy zastosować grzejnik o najmniejszym oporze cieplnym. Należy pamiętać, że jeśli temperatura podłoża modułu zasilania 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 wytwarzane przez moduł zasilania będzie przenoszone z podłoża do radiatora lub elementów przenoszących ciepło. Jednak na powierzchni będzie występować różnica temperatur między podłożem modułu zasilania a komponentami przenoszącymi ciepło. Ten rodzaj różnicy temperatur musi być kontrolowany.

Opór cieplny jest połączony szeregowo w pętli sterowania rozpraszaniem ciepła. Temperatura podłoża powinna być temperaturą powierzchni i składnikami wymiany ciepła. Suma temperatury. Jeśli nie jest kontrolowany, wzrost temperatury powierzchni będzie bardzo oczywisty. Całkowita powierzchnia powinna być jak największa, a gładkość powierzchni powinna wynosić 5 mils (0,005 stopy). Aby lepiej usunąć nierówności powierzchni, można wypełnić powierzchnię klejem przewodzącym ciepło lub podkładką termotransferową. ) Po zastosowaniu odpowiednich środków zaradczych powierzchniowy opór termiczny można zmniejszyć do poziomu poniżej 0,1 °C/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 związana z temperaturą sceny aplikacji. Główne parametry wpływające na utratę mocy wyjściowej Ploss, rezystancja termiczna RTH oraz najwyższy zasilacz impulsowy Temperatura obudowy TC. Zasilacz impulsowy o wysokiej sprawności i najlepszym rozpraszaniu ciepła będzie miał niższą temperaturę. Gdy nominalna moc wyjściowa jest mocą wyjściową, ich temperatura użytkowa będzie marginalna. Temperatura zasilacza impulsowego o niższej sprawności lub słabym rozpraszaniu ciepła będzie wyższa. Muszą to być zastosowania chłodzone powietrzem lub obniżone.

3, rozpraszanie ciepła konwekcyjnego

Konwekcyjne rozpraszanie ciepła jest najczęściej stosowaną metodą rozpraszania ciepła dla przetwornic mocy Aipu. Konwekcja jest ogólnie podzielona 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 gazu płynnego nazywa się konwekcją wymuszoną.    　　Zaletą konwekcji naturalnej jest to, że jest bardzo łatwa do wdrożenia, nie wymaga wentylatorów elektrycznych, jest tania i ma wysoką niezawodność w rozpraszaniu ciepła. Jednak w przeciwieństwie do konwekcji wymuszonej, aby osiągnąć tę samą temperaturę podłoża, wymagany jest duży radiator.

Naturalna konstrukcja grzejnika konwekcyjnego powinna również zwracać uwagę na następujące kwestie:

Ogólnie rzecz biorąc, tylko główne parametry pionowych radiatorów są podane dla radiatorów. Rzeczywisty efekt rozpraszania ciepła poziomego radiatora jest słaby. Jeśli wymagana jest instalacja pozioma, należy odpowiednio zwiększyć powierzchnię grzejnika, a także zastosować wymuszone rozpraszanie ciepła konwekcyjnego.