Három hatékony módszer a teljesítménymodulok hőelvezetésére

Három alapvető módszer létezik a teljesítménymodul energiaátvitelére a magas hőmérsékletű területről az alacsony hőmérsékletű területre: sugárzás, átvitel és konvekció.

Sugárzás: A keletkező hő elektromágneses indukciós átadása két különböző hőmérsékletű blokk között.

Átvitel: A hőtermelés szilárd közegen keresztül történő átadása.

Konvekció: Hő átadása folyékony közegen (gázon) keresztül.

Különféle speciális alkalmazásokban mindhárom hőátadási módszer gyakran eltérő hatásfokú. A legtöbb alkalmazásban a konvekció a legkritikusabb hőátadási mód. Ha a másik két hőelvezetési módszert hozzáadjuk, a tényleges hatás jobb lesz. Bizonyos helyzetekben azonban ennek a két módszernek kontraproduktív hatásai is lehetnek. Ezért a jó minőségű hőelvezető rendszer tervezésekor mindhárom hőátadási módot alaposan átgondolják.

tápmodul

1, sugárforrás, hőelvezetés

Ha két különböző hőmérsékletű interfész néz szembe egymással, az folyamatos sugárzási hőátadást okoz.

A sugárzás végső hatását bizonyos blokkok hőmérsékletére számos tényező határozza meg: a különböző alkatrészek hőmérséklet-különbsége, a kapcsolódó alkatrészek orientációja, az alkatrészek felületének simasága és egymástól való távolsága stb. Mert erre nincs lehetőség. ennek az elemnek, valamint a környező környezet' saját sugárzási kinetikus energiacseréjének hatásának kvantitatív elemzéséhez nagyon bonyolult a sugárzás hőmérsékletre gyakorolt ​​ártalmának mérése, és nehéz pontosan kiszámítani.

A kapcsolóteljesítmény-átalakító vezérlőmodul speciális alkalmazásában nem valószínű, hogy a konverter hűtési módszereként kizárólag a sugárzó hőelvezetésre hagyatkozna. A legtöbb esetben a sugárzó forrás csak a teljes hőtermelés 10%-át vagy annál kevesebbet disszipál. Ezért a sugárzó hőt általában csak segédmódszerként használják a kulcsfontosságú hőelvezetési módszer mellett, és általában nem veszik figyelembe a hőterv tervében. A tápegység hőmérsékletének hatása. Egyes alkalmazásokban az általános átalakító vezérlőmodul hőmérséklete magasabb, mint a természetes környezeti hőmérséklet. Ezért a sugárzó kinetikus energiaátvitel elősegíti a hőleadást. Bizonyos körülmények között azonban egyes hőforrások (elektronikus készüléklapok, nagy teljesítményű ellenállások stb.) hőmérséklete a vezérlőmodul körül magasabb, mint a teljesítménymodul hőmérséklete, és ezeknek a tárgyaknak a sugárzó hője növeli a hőmérsékletet. a vezérlőmodultól.

A hőelvezetési tervben az átalakító vezérlőmodul perifériás alkatrészeinek egymáshoz viszonyított helyzetét tudományosan kell elrendezni a hősugárzás által kiváltott hatás szerint. Amikor a forró alkatrészek az átalakító vezérlőmodul közelében vannak, a sugárforrás fűtőhatásának gyengítése érdekében a hőszigetelő lemez vékony bordáit a vezérlőmodul és a forró alkatrészek közé kell behelyezni.

2, transzmissziós hőleadás

Sok alkalmazásban a teljesítménymodul hordozóján keletkező hőt egy hosszú hőleadó felületre kell átvinni hőátadó alkatrészeken keresztül. Így a teljesítménymodul hordozójának hőmérséklete egyenértékű lesz a hőleadó felület hőmérsékletének, a hőátadó komponensek hőmérsékletének és mindkét felület hőmérsékletének összegével. A hőátadó komponensek hőellenállása arányos a kettő közötti L hosszúsággal, és fordítottan arányos a kettő közötti keresztmetszeti területtel és hőátadási sebességgel. Megfelelő alapanyagok és keresztmetszeti területek használatával a hőátadó alkatrészek hőellenállása is hatékonyan csökkenthető. Ha a beépítési hely és költség megengedett, akkor a legkisebb hőellenállású radiátort kell használni. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha a tápegység hordozóhőmérséklete kissé csökken, a meghibásodások közötti átlagos idő (MTBF) jelentősen megnő.

A hűtőbordák gyártásához szükséges alapanyagok kulcsfontosságúak a hatékonyságot befolyásoló tényezők között, ezért a kiválasztásnál sok szempontra kell figyelni. A legtöbb alkalmazásban a teljesítménymodul által termelt hő a hordozóról a hűtőbordára vagy a hőátadó alkatrészekre kerül. Azonban hőmérséklet-különbség lesz a felületen a teljesítménymodul hordozója és a hőátadó alkatrészek között. Az ilyen típusú hőmérséklet-különbséget ellenőrizni kell. A hőellenállás sorba van kötve a hőleadás szabályozási körben. Az aljzat hőmérsékletének meg kell egyeznie a felületi hőmérséklettel és a hőátadó komponensekkel. A hőmérséklet összege. Ha nem szabályozzák, akkor a felület hőmérséklet-emelkedése nagyon szembetűnő lesz. A teljes felületnek a lehető legnagyobbnak kell lennie, és a felület simaságának 5 milen (0,005 láb) belül kell lennie. A felület egyenetlenségeinek jobb eltávolítása érdekében a felületet hővezető ragasztóval vagy hőátadó párnával töltheti fel. ) Megfelelő ellenintézkedések megtétele után a felületi hőellenállás 0,1 ℃/W alá csökkenthető. Csak a hőelvezetési hőellenállás (RTH) vagy az energiafogyasztás (Ploss) csökkentésével csökkenthető a hőmérséklet és növelhető a TAmax. A kapcsolóüzemű tápegység maximális teljesítménye az alkalmazási jelenet hőmérsékletétől függ. A fő paraméterek, amelyek befolyásolják a kimeneti teljesítményveszteséget Ploss, hőellenállás RTH és a legmagasabb kapcsolóüzemű tápegység Ház hőmérséklet TC. A nagy hatásfokú és legjobb hőleadású kapcsolóüzemű tápegység hőmérséklete alacsonyabb lesz. Amikor a névleges kimeneti teljesítményt adjuk ki, a felhasználható hőmérsékletük marginális lesz. Az alacsonyabb hatásfokú vagy gyenge hőleadású kapcsolóüzemű tápegység hőmérséklete magasabb lesz. Léghűtéses vagy csökkentett alkalmazásoknak kell lenniük.

3, konvekciós hőleadás

A konvekciós hőelvezetés a leggyakrabban használt hőelvezetési módszer az Aipu teljesítményátalakítóknál. A konvekciót általában természetes konvekcióra és kényszerített konvekcióra osztják. A forró blokk felületéről a környező statikus gázra alacsonyabb hőmérsékleten történő hőátadást természetes konvekciónak nevezzük; a forró blokk felületéről a folyékony gázba történő hőátadást kényszerkonvekciónak nevezzük.

A természetes konvekció előnye, hogy nagyon könnyen kivitelezhető, nem igényel elektromos ventilátort, alacsony a költsége és nagy megbízhatóságú a hőelvezetésben. A kényszerkonvekcióval ellentétben azonban az azonos aljzathőmérséklet eléréséhez nagy hűtőbordára van szükség.

A természetes konvekciós radiátor tervezésénél a következőkre is figyelni kell:

Általában csak a függőleges hűtőbordák fő paraméterei vannak megadva a hűtőbordáknál. A vízszintes hűtőborda tényleges hőelvezető hatása gyenge. Ha vízszintes beépítésre van szükség, a radiátor területét megfelelően növelni kell, és kényszerkonvekciós hőleadást is lehet alkalmazni.