Termisk design af strømforsyning

Det termiske problem med strømmodulet vil alvorligt skade modulets pålidelighed, og produktets fejlrate vil stige eksponentielt. Hvad skal jeg gøre, hvis strømmodulet varmer op? Fra modul termisk designs perspektiv introducerer denne artikel dig til forskellige lavtemperaturstigninger, højpålidelige strømforsyningsdesign og applikationsløsninger.

Høj temperatur har stor indflydelse på pålideligheden af ​​strømmoduler med høj effekttæthed. Høj temperatur vil få elektrolytiske kondensatorers levetid til at formindskes, isoleringsegenskaberne for transformatoremaljerede ledninger, transistorskader, materialets termiske ældning, lavt smeltepunktssvejserevner, loddeforbindelser, der falder af, og mekanisk belastning mellem enheder øges. Statistik viser, at for hver stigning på 2°C i elektroniske komponenters temperatur falder pålideligheden med 10%.

Hvordan designes de termiske løsninger?

Reducer tab fra kredsløbsstrukturen og komponenterne: såsom vedtagelse af bedre kontrolmetoder og -teknologier, højfrekvent soft-switching-teknologi, faseskiftende kontrolteknologi, synkron ensretterteknologi osv. Ud over at vælge laveffektkomponenter for at reducere antal varmekomponenter, Øg bredden af ​​den tykke trykte linje for at forbedre effektiviteten af ​​strømforsyningen;

Emballeringen af ​​komponenter har stor indflydelse på komponenternes temperaturstigning. For eksempel, på grund af forskellen i teknologi, er DFN-pakket MOS-rør lettere at aflede varme end DPAK (TO252)-pakket MOS-rør. Under de samme tabsbetingelser vil temperaturstigningen af ​​førstnævnte være relativt lille. Generelt gælder det, at jo større modstand pakken er, jo højere er den nominelle effekt, og under de samme tabsbetingelser vil overfladetemperaturstigningen være mindre.

Nogle gange ser kredsløbsparametrene og ydeevnen ud til at være normale, men faktisk er der store problemer skjult. Som vist i figur 3 er der ikke noget problem med den grundlæggende ydeevne af et bestemt kredsløb, men ved stuetemperatur nåede overfladetemperaturen på MOS-rørets drivmodstand 95,2°C, når den blev målt med et infrarødt termisk kamera. Under langvarigt arbejde eller miljø med høje temperaturer er problemerne med modstandsudbrændthed og modulskader meget lette at opstå. Ved at justere kredsløbsparametrene reduceres modstandens ohmske varmetab, og modstandspakken ændres fra 0603 til 0805, hvilket i høj grad reducerer overfladetemperaturen.

PCB design optimeret termisk design

Arealet af PCB'ens kobberbeklædning, tykkelsen af ​​kobberbeklædningen, pladens materiale og antallet af PCB-lag påvirker alle modulets varmeafledning. Almindeligt brugt board FR4 (epoxyharpiks) er et materiale med god termisk ledningsevne, og varmen fra komponenterne på printkortet kan spredes gennem printet. I specielle applikationer er der også plader med lavere termisk modstand såsom aluminiumsunderlag eller keramiske substrater.

Layoutet og routingen af ​​PCB bør også tage højde for modulets varmeafledning:

Komponenterne med stor varmeudvikling bør undgå stablelayout og forsøge at holde varmen jævnt fordelt på pladen;

Varmefølsomme komponenter bør især holdes væk fra varmekilder;

Brug flerlags PCB, når det er nødvendigt;

Bagsiden af ​​strømelementet er belagt med et kobberplan for at sprede varme, og brug"varme huller" at overføre varme fra den ene side af printkortet til den anden.

Brug mere effektiv varmeafledningsteknologi: brug lednings-, strålings- og konvektionsteknologi til at overføre varme, herunder brug af radiatorer, luftkøling (naturlig konvektion og tvungen luftkøling), væskekøling (vand, olie), termoelektrisk køling, varmerør, etc. .

I termisk design skal du også være opmærksom på:

For effektmoduler med bredspændingsindgang er varmepunkterne og varmefordelingen af ​​højspændingsindgang og lavspændingsindgang helt forskellige, og en omfattende evaluering er påkrævet. Varmepunktet og varmefordelingen under kortslutningsbeskyttelse bør også evalueres;

I pottekraftmoduler er pottelim et materiale med god varmeledningsevne. Overfladetemperaturstigningen af ​​modulets interne komponenter vil blive yderligere reduceret.

Ud over de ovennævnte termiske designteknikker for strømforsyningen, kan højtydende isolerede DC-DC strømmoduler også vælges direkte, hvilket hurtigt kan give en yderst pålidelig strømforsyningsisoleringsløsning til systemet. Baseret på akkumuleringen af ​​næsten 20 års erfaring med strømforsyningsdesign, har ZHIYUAN Electronics uafhængigt udviklet og designet uafhængige strømforsynings-IC'er for at skabe P-serien af ​​optimerede konstantspændings-DC-DC strømforsyninger til alle arbejdsforhold for at imødekomme behovene for alle arbejdere. betingelser og give brugerne en stabil og høj kvalitet strømforsyningsløsninger plan. Sammenlignet med traditionelle løsninger integrerer ZHIYUAN Electronics' autonome strømforsyning IC beskyttelsesfunktioner såsom kortslutningsbeskyttelse og overtemperaturbeskyttelse. Den har højere integration og pålidelighed, hvilket sikrer høj effektivitet og stabil strømforsyning under alle arbejdsforhold og kan give brugerne I/O og kommunikation. Applikationer såsom isolering giver standard og pålidelige strømforsyningsløsninger.