Tre effektive metoder til varmeafledning af effektmoduler
Der er tre grundlæggende metoder til kraftmodulets energioverførsel fra højtemperaturområde til lavtemperaturområde: stråling, transmission og konvektion.
Stråling: Den elektromagnetiske induktionsoverførsel af varme genereret mellem to blokke med forskellige temperaturer.
Overførsel: Overførsel af varme gennem et fast medium.
Konvektion: varmeoverførsel gennem flydende medium (gas)
I en række specifikke applikationer har alle tre metoder til varmeoverførsel ofte forskellige effektniveauer. I de fleste applikationer er konvektion den mest kritiske varmeoverførselsmetode. Tilføjes de to andre varmeafledningsmetoder, bliver den faktiske effekt bedre. Men i nogle situationer kan disse to metoder også have kontraproduktive virkninger. Når man designer et varmeafledningssystem af høj kvalitet, bør alle tre varmeoverførselsmetoder derfor nøje overvejes.
Strømmodul
1. Strålingskildens varmeafledning
Når to grænseflader med forskellige temperaturer står over for hinanden, vil det forårsage kontinuerlig strålingsoverførsel af varme.
Den endelige indflydelse af stråling på temperaturen af visse objekter bestemmes af mange faktorer: temperaturforskellen mellem forskellige komponenter, orienteringen af relaterede komponenter, glatheden af overfladen af komponenterne og afstanden mellem dem. Fordi der ikke er nogen måde at kvantitativt analysere dette element plus påvirkningen af det omgivende miljø's egen strålingskinetiske energiudveksling, er det meget kompliceret at måle skaden af stråling på temperaturen, og det er svært at præcist Beregn.
I den specifikke anvendelse af switching power supply converter-kontrolmodulet er det usandsynligt, at det kun er afhængigt af strålingsvarmeafledning som konverterens kølemetode. I de fleste tilfælde spreder strålingskilden kun 10 % eller mindre af den samlede varmeudvikling. Derfor bruges strålevarme generelt kun som en hjælpemetode ud over den centrale varmeafledningsmetode, og den er generelt ikke taget i betragtning i den termiske designplan.
Påvirkningen af strømforsyningsmodulets temperatur. I specifikke applikationer er temperaturen på det generelle konverterkontrolmodul højere end den naturlige omgivende temperatur.
Derfor er den strålingskinetiske energioverførsel befordrende for varmeafledning. Men under nogle forhold er temperaturen på nogle varmekilder (elektroniske enhedskort, højeffektmodstande osv.) omkring kontrolmodulet højere end strømmodulets temperatur, og strålevarmen fra disse objekter vil øge temperaturen af kontrolmodulet.
I varmeafledningsdesignplanen bør de relative positioner af de perifere komponenter i konverterkontrolmodulet arrangeres videnskabeligt i henhold til den påvirkning, som varmestrålingen vil forårsage. Når de varme komponenter er tæt på omformerkontrolmodulet, for at svække varmeeffekten af strålingskilden, skal varmeisoleringspladens tynde finner indsættes mellem styremodulet og de varme komponenter.
2. Transmissions varmeafledning
I mange applikationer skal varmen, der genereres på strømmodulets substrat, overføres til en lang varmeafledningsoverflade gennem varmeoverførselskomponenter. På den måde vil temperaturen på strømmodulets substrat være ækvivalent med summen af temperaturen på varmeafledningsoverfladen, temperaturen af varmeoverførselskomponenterne og temperaturen på begge overflader. Varmeoverførselskomponenternes termiske modstand er proportional med længden L mellem de to og omvendt proportional med tværsnitsarealet og varmeoverførselshastigheden mellem de to. Brugen af passende råmaterialer og tværsnitsarealer kan også effektivt reducere varmeoverførselskomponenternes termiske modstand. Når installationsplads og omkostninger er tilladt, bør radiatoren med den mindste termiske modstand anvendes. Det skal huskes, at hvis substrattemperaturen på strømmodulet falder lidt, vil middeltiden mellem fejl (MTBF) stige betydeligt.
Råvarerne til produktion af køleplader er et nøgleelement, der påvirker effektiviteten, så du skal være opmærksom på mange aspekter, når du vælger. I de fleste applikationer vil den varme, der genereres af strømmodulet, blive overført fra substratet til kølepladen eller varmeoverførselskomponenterne. Der vil dog være en temperaturforskel på overfladen mellem strømmodulets substrat og varmeoverførselskomponenterne. Denne type temperaturforskel skal kontrolleres. Den termiske modstand er forbundet i serie i varmeafledningskontrolsløjfen. Temperaturen på substratet skal være overfladetemperaturen og varmeoverførselskomponenterne. Summen af temperaturen. Hvis det ikke kontrolleres, vil temperaturstigningen på overfladen være meget tydelig. Det samlede overfladeareal skal være så stort som muligt, og overfladens glathed skal være inden for 5 mils (0,005 fod). For bedre at fjerne ujævnheder i overfladen, kan du fylde overfladen med termisk ledende lim eller varmeoverførselspude. ) Efter at have taget passende modforanstaltninger, kan overfladens termiske modstand reduceres til under 0,1 ℃/W. Kun ved at reducere varmeafgivelsens termiske modstand (RTH) eller reducere strømforbruget (Ploss) kan temperaturen reduceres og TAmax kan øges. Den maksimale effekt af skiftestrømforsyningen er relateret til temperaturen på applikationsscenen. De vigtigste parametre, der påvirker udgangseffekttabet Ploss, termisk modstand RTH og den højeste skiftende strømforsyning Case temperatur TC. Skiftende strømforsyning med høj effektivitet og bedste varmeafledning vil have en lavere temperatur. Ved den nominelle udgangseffekt, deres tilgængelige temperaturmargin. Temperaturen på en skiftende strømforsyning med lavere effektivitet eller svag varmeafledning vil være højere. De skal være luftkølede eller degraderet til påføring.
3. Konvektionsvarmeafledning
Konvektionsvarmeafledning er den mest almindeligt anvendte varmeafledningsmetode for Epson-strømkonvertere. Konvektion er generelt opdelt i to typer: naturlig konvektion og tvungen konvektion. Overførslen af varme fra overfladen af den varme blok til den omgivende statiske gas med en lavere temperatur kaldes naturlig konvektion; Overførslen af varme fra overfladen af den varme blok til den flydende gas kaldes tvungen konvektion.
Fordelene ved naturlig konvektion er, at den er meget nem at implementere, ikke kræver elektriske ventilatorer, er lav i omkostninger og har høj pålidelighed i varmeafledning. I modsætning til tvungen konvektion kræves der dog en stor køleplade for at opnå samme substrattemperatur.
Designet af naturlig konvektionsradiator skal også være opmærksom på følgende:
Generelt er kun hovedparametrene for den vertikale køleplade angivet for kølepladen. Den faktiske varmeafledningseffekt af den vandrette køleplade er svag. Hvis vandret installation er påkrævet, bør radiatorens areal øges passende, og tvungen konvektionsvarmeafledning kan også anvendes.
