A teljesítménymodul hőleadási módjának leírása
Három hőelvezetési módszer létezik a teljesítménymodulokhoz: konvekció, vezetés és sugárzás. A gyakorlati alkalmazásokban legtöbbjük a konvekciót használja fő hőelvezetési módszerként. Ha a tervezés megfelelő, a két hőelvezetési módszerrel, a vezetéssel és a sugárzással párosul, a hatás maximális lesz. Ha azonban a tervezés nem megfelelő, az káros hatásokat okoz. Ezért a teljesítménymodul tervezésénél a hőleadó rendszer tervezése fontos láncszem lett.
1. Konvekciós hűtési módszer
A konvekciós hőleadás a hőnek a folyékony közeg levegőjén keresztül történő átadását jelenti a hőelvezetési hatás elérése érdekében. Ez a közös hőelvezetési módszerünk. A konvekciós módszereket általában két típusra osztják, a kényszerített konvekcióra és a természetes konvekcióra. A kényszerkonvekció a fűtőtárgy felületéről az áramló levegőbe történő hőátadást jelenti, a természetes konvekció pedig a fűtőtárgy felületéről a környező levegőbe történő, alacsonyabb hőmérsékletű hőátadást. A természetes konvekció használatának előnyei az egyszerű kivitelezés, az alacsony költség, a külső hűtőventilátor hiánya és a nagy megbízhatóság. Ahhoz, hogy a kényszerkonvekció elérje az alapfelület normál használati hőmérsékletét, nagyobb hűtőbordát igényel és helyet foglal.
Ügyeljen a természetes konvekciós radiátor kialakítására. Ha a vízszintes radiátornak gyenge a hőelvezetése, akkor a radiátor területét megfelelően növelni kell, vagy vízszintes felszerelés esetén kényszerkonvekciót kell alkalmazni a hőelvezetés érdekében.
2. Vezetési hőelvezetési módszer
A teljesítménymodul használatában a hordozón lévő hőt a hővezető elemen keresztül a távolabbi hőleadó felületre kell vezetni úgy, hogy a hordozó hőmérséklete egyenlő legyen a hőleadó elem hőmérsékletének összegével. felület, a hővezető elem hőmérséklet-emelkedése és a két érintkezési felület hőmérséklet-emelkedése. Ily módon a hőenergia hatékony térben elpárologtatható, hogy az alkatrészek normálisan működhessenek. A hőelem hőellenállása egyenesen arányos a hosszával, és fordítottan arányos a keresztmetszeti területével és hővezető képességével. Ha nem vesszük figyelembe a beépítési helyet és a költségeket, akkor a legkisebb hőellenállású radiátort kell használni. Mivel a tápegység hordozóhőmérséklete kissé csökken, jelentősen javul a meghibásodások közötti átlagos idő, javul a tápegység stabilitása, és hosszabb lesz az élettartam.
A hőmérséklet fontos tényező, amely befolyásolja a tápegység teljesítményét, ezért a radiátor kiválasztásakor a gyártási anyagokra kell összpontosítania. A gyakorlati alkalmazásokban a modul által termelt hőt a hordozóról a hűtőbordára vagy a hővezető elemre vezetik. A teljesítményhordozó és a hővezető elem érintkezési felületén azonban hőmérséklet-különbség lesz, és ezt a hőmérséklet-különbséget ellenőrizni kell. Az aljzat hőmérséklete az érintkező felület hőmérséklet-emelkedésének és a hővezető elem hőmérsékletének az összege legyen. Ha nem szabályozzuk, az érintkezési felület hőmérséklet-emelkedése különösen jelentős lesz. Ezért az érintkezési felületnek a lehető legnagyobbnak kell lennie, és az érintkezési felület simaságának 5 mil-en, azaz 0,005 hüvelyken belül kell lennie.
A felület egyenetlenségének kiküszöbölése érdekében az érintkezési felületet hővezető ragasztóval vagy hőpárnával kell kitölteni. Megfelelő intézkedések megtétele után az érintkezési felület hőellenállása 0,1°C/W alá csökkenthető. Csak a hőleadás és a hőellenállás vagy az energiafogyasztás csökkentésével csökkenthető a hőmérséklet-emelkedés. A tápegység maximális kimeneti teljesítménye az alkalmazás környezeti hőmérsékletétől függ. A befolyásoló paraméterek általában a következők: teljesítményveszteség, hőellenállás és a tápegység maximális hőmérséklete. A nagy hatásfokú és jobb hőleadású tápegységek hőmérséklet-emelkedése kisebb, a felhasználható hőmérsékletük pedig a névleges teljesítmény mellett marad. A gyengébb hatásfokú vagy rossz hőleadású tápegységek hőmérséklete magasabb lesz, mert léghűtést igényelnek, vagy használatuk miatt csökkenteni kell őket.
3. Sugárzási hőelvezetési módszer
A sugárzási hőleadás a hő egymás utáni sugárzási átadása, amely akkor következik be, amikor két különböző hőmérsékletű határfelület egymással szemben áll. A sugárzás befolyása egyetlen tárgy hőmérsékletére számos tényezőtől függ, mint például a különböző komponensek hőmérséklet-különbségétől, az alkatrészek külső felületétől, az alkatrészek helyzetétől és a köztük lévő távolságtól. A gyakorlati alkalmazásokban ezeket a tényezőket nehéz számszerűsíteni, és a környező környezet' saját sugárzási energiacseréjének hatásával párosulva nehéz pontosan kiszámítani a sugárzás hőmérsékletre gyakorolt zavaró hatásait.
A gyakorlati alkalmazásokban lehetetlen, hogy egy tápegység önmagában sugárzó hőleadást alkalmazzon, mivel ez a módszer általában a teljes hőnek legfeljebb 10%-át képes elvezetni. Általában a fő hőelvezetési módszer segédeszközeként használják, és általában nem veszik figyelembe a hőtervezésben. A hőmérsékletre gyakorolt hatása. A tápegység üzemállapotában a hőmérséklete általában magasabb, mint a külső környezet hőmérséklete, és a sugárzás átadása segíti a teljes hőleadást. Különleges körülmények között azonban a tápegység közelében lévő hőforrások, például nagy teljesítményű ellenállások, készüléklapok stb., ezeknek a tárgyaknak a sugárzása a tápegység hőmérsékletének emelkedését okozza.
