A tápegység termikus tervezése

A tápmodul hőproblémája súlyosan rontja a modul megbízhatóságát, és a termék meghibásodási aránya exponenciálisan megnő. Mi a teendő, ha a tápegység felmelegszik? A modulok termikus tervezése szempontjából ez a cikk bemutatja a különféle alacsony hőmérséklet-emelkedésű, nagy megbízhatóságú tápegység-tervezési és alkalmazási megoldásokat.

A magas hőmérséklet nagyban befolyásolja a nagy teljesítménysűrűségű teljesítménymodulok megbízhatóságát. A magas hőmérséklet csökkenti az elektrolit kondenzátorok élettartamát, a transzformátor zománcozott vezetékek szigetelési jellemzőit, a tranzisztorok károsodását, az anyag termikus öregedését, az alacsony olvadáspontú hegesztési repedéseket, a forrasztási kötések leesését, valamint az eszközök közötti mechanikai feszültség növekedését. A statisztikák azt mutatják, hogy az elektronikus alkatrészek hőmérsékletének minden 2°C-os növekedésével a megbízhatóság 10%-kal csökken.

Hogyan tervezzük meg a termikus megoldásokat?

Csökkentse az áramköri felépítésből és a komponensekből származó veszteségeket: például jobb vezérlési módszerek és technológiák alkalmazása, nagyfrekvenciás lágy kapcsolási technológia, fáziseltolásos vezérlési technológia, szinkron egyenirányító technológia stb., amellett, hogy kis teljesítményű alkatrészeket kell kiválasztani, hogy csökkentsék a fűtőelemek száma, Növelje a vastag nyomtatott vonal szélességét az áramellátás hatékonyságának javítása érdekében;

Az alkatrészek csomagolása nagy hatással van az alkatrészek hőmérséklet-emelkedésére. Például a technológiai különbségek miatt a DFN csomagolású MOS cső könnyebben elvezeti a hőt, mint a DPAK (TO252) csomagolású MOS cső. Azonos veszteségi feltételek mellett az előbbi hőmérsékletemelkedése viszonylag kicsi lesz. Általában minél nagyobb a csomagolás ellenállása, annál nagyobb a névleges teljesítmény, és azonos veszteségi feltételek mellett a felületi hőmérséklet emelkedése kisebb lesz.

Néha az áramköri paraméterek és a teljesítmény normálisnak tűnik, de valójában nagy problémák vannak rejtve. A 3. ábrán látható, hogy egy bizonyos áramkör alapteljesítményével nincs probléma, de szobahőmérsékleten a MOS cső meghajtó ellenállásának felületi hőmérséklete infravörös hőkamerával mérve elérte a 95,2°C-ot. Hosszan tartó munkavégzés vagy magas hőmérsékletű környezetben nagyon könnyen előfordulhat az ellenállás-kiégés és a modul károsodása. Az áramköri paraméterek beállításával az ellenállás ohmos hővesztesége csökken, és az ellenálláscsomag 0603-ról 0805-re változik, ami nagymértékben csökkenti a felületi hőmérsékletet.

PCB tervezés optimalizált termikus tervezés

A NYÁK rézhéjának területe, a rézhéj vastagsága, a tábla anyaga és a PCB rétegek száma egyaránt befolyásolja a modul hőleadását. Az általánosan használt FR4 (epoxigyanta) tábla jó hővezető képességű anyag, és a PCB-n lévő alkatrészek hője a PCB-n keresztül elvezethető. Speciális alkalmazásokhoz alacsonyabb hőállóságú lemezek is léteznek, például alumínium vagy kerámia hordozók.

A nyomtatott áramköri lap elrendezése és útválasztása során figyelembe kell venni a modul hőelvezetését is:

A nagy hőtermeléssel rendelkező alkatrészeknek kerülniük kell a halmozott elrendezést, és igyekezniük kell a hőt egyenletesen elosztani a táblán;

A hőérzékeny alkatrészeket különösen távol kell tartani a hőforrásoktól;

Ha szükséges, használjon többrétegű PCB-t;

Az erőelem hátoldala réz síkkal van bevonva a hő elvezetése érdekében, és"hot holes" hogy a hőt a PCB egyik oldaláról a másikra továbbítsa.

Hatékonyabb hőelvezetési technológiát használjon: vezetési, sugárzási és konvekciós technológiát használjon a hő átadására, beleértve a radiátorok használatát, a léghűtést (természetes konvekciós és léghűtés), folyadékhűtést (víz, olaj), termoelektromos hűtést, hőcsöveket, stb.

A termikus tervezés során a következőkre is figyelni kell:

A nagyfeszültségű bemenettel rendelkező teljesítménymodulok esetében a nagyfeszültségű bemenet és a kisfeszültségű bemenet fűtési pontjai és hőeloszlása ​​teljesen eltérő, ezért átfogó értékelésre van szükség. A rövidzárlat elleni védelem alatti fűtési pontot és hőeloszlást is értékelni kell;

A potting power modulokban a cserepesragasztó jó hővezető képességű anyag. A modul belső alkatrészeinek felületi hőmérséklet-emelkedése tovább csökken.

A fent említett tápegység hőtervezési technikák mellett közvetlenül is választhatóak a nagy teljesítményű leválasztott DC-DC tápmodulok, amelyek gyorsan rendkívül megbízható tápleválasztó megoldást nyújthatnak a rendszer számára. A közel 20 éves tápegység tervezési tapasztalata alapján a ZHIYUAN Electronics önállóan fejlesztett és tervezett független tápegység IC-ket, hogy létrehozza az optimalizált állandó feszültségű DC-DC tápegységek P sorozatát minden munkakörülményhez, hogy megfeleljen minden munkakörülménynek. feltételeket, és a felhasználók számára stabil és jó minőségű tápellátási megoldási tervet biztosítanak. A hagyományos megoldásokhoz képest a ZHIYUAN Electronics autonóm tápegység IC olyan védelmi funkciókat integrál, mint a rövidzárlat elleni védelem és a túlmelegedés elleni védelem. Magasabb integrációval és megbízhatósággal rendelkezik, nagy hatékonyságú és stabil tápellátást biztosít minden munkakörülmény között, valamint I/O-t és kommunikációt biztosít a felhasználók számára. Az olyan alkalmazások, mint az elkülönítés, szabványos és megbízható tápellátási megoldásokat kínálnak.