Három hatékony módszer a tápmodulok hőelvezetésére
A teljesítménymodul energiaátvitelének három alapvető módja van a magas hőmérsékleti területről az alacsony hőmérsékleti területre: sugárzás, átvitel és konvekció.
Sugárzás:
A különböző hőmérsékletű két blokk között keletkező hő elektromágneses indukciós átvitele.
Átadás:
A hőtermelés átadása szilárd közegen keresztül.
Konvekció:
A hő átvitele folyékony közegen (gázon) keresztül.
Számos konkrét alkalmazásban a hőátadás mindhárom módszere gyakran különböző hatásszintekkel rendelkezik. A legtöbb alkalmazásban a konvekció a legkritikusabb hőátadási módszer. Ha hozzáadjuk a másik két hőelvezetési módszert, a tényleges hatás jobb lesz. Bizonyos helyzetekben azonban ez a két módszer kontraproduktív hatással is járhat. Ezért a kiváló minőségű hőelvezetési rendszer tervezésekor mindhárom hőátadási módszert gondosan mérlegelik.
tápmodul
1, sugárforrás, hőelvezetés
Amikor két különböző hőmérsékletű interfész találkozik egymással, az folyamatos hőátadást okoz.
A sugárzás végső hatását bizonyos blokkok hőmérsékletére számos tényező határozza meg: a különböző komponensek hőmérsékletkülönbsége, a kapcsolódó komponensek tájolása, az alkatrészek felületének simasága és kölcsönös távolsága stb.
Mivel ezt az elemet nem lehet mennyiségileg elemezni, valamint a környező környezet saját radiatív kinetikus energiacseréjének hatását, nagyon bonyolult a sugárzás hőmérsékleti károsodásának mérése, és nehéz pontosan kiszámítani.
A kapcsolóteljesítmény-átalakító vezérlőmodul speciális alkalmazásakor nem valószínű, hogy kizárólag a sugárzó hőelvezetésre támaszkodik, mint a konverter hűtési módszere.
A legtöbb esetben a sugárzó forrás csak a teljes hőtermelés 10% -át vagy annál kevesebbet eloszlatja. Ezért a sugárzó hőt általában csak kiegészítő módszerként használják a kulcsfontosságú hőelvezetési módszer mellett, és általában nem veszik figyelembe a hőtervezési tervben. A tápegység hőmérsékletének hatása. Bizonyos alkalmazásokban az általános átalakító vezérlőmodul hőmérséklete magasabb, mint a természetes környezeti hőmérséklet. Ezért a sugárzó kinetikus energiaátvitel elősegíti a hőelvezetést. Bizonyos körülmények között azonban egyes hőforrások (elektronikus eszközlapok, nagy teljesítményű ellenállások stb.) hőmérséklete a vezérlőmodul körül magasabb, mint a teljesítménymodul hőmérséklete, és ezeknek az objektumoknak a sugárzó hője növeli a vezérlőmodul hőmérsékletét.
A hőeloszlás tervezési tervében az átalakító vezérlőmodul perifériás összetevőinek relatív helyzetét tudományosan kell elrendezni a hősugárzás hatásának megfelelően. Amikor a forró alkatrészek közel vannak az átalakító vezérlőmodulhoz, a sugárforrás fűtési hatásának gyengítése érdekében a hőszigetelő tábla vékony uszonyait kell behelyezni a vezérlőmodul és a forró alkatrészek közé.
2, átviteli hőelvezetés
Sok esetben a teljesítménymodul szubsztrátumán keletkező hőt hőátadási komponenseken keresztül hosszú hőelvezetési felületre kell átvinni. Ily módon a teljesítménymodul szubsztrátumának hőmérséklete megegyezik a hőeloszlási felület hőmérsékletének, a hőátadó komponensek hőmérsékletének és mindkét felület hőmérsékletének összegével.
A hőátadó komponensek hőállósága arányos a kettő közötti L hosszsal, és fordítottan arányos a kettejük közötti keresztmetszeti területtel és hőátadási sebességgel. A megfelelő nyersanyagok és keresztmetszeti területek használata hatékonyan csökkentheti a hőátadó komponensek hőállóságát is. Ha a telepítési hely és a költségek megengedettek, a legkisebb hőállósággal rendelkező radiátort kell használni. Ne feledje, hogy ha a tápmodul szubsztrát hőmérséklete kissé csökken, a meghibásodások közötti középidő (MTBF) jelentősen megnő.
A hűtőbordák gyártásához szükséges nyersanyagok kulcsfontosságúak, amelyek befolyásolják a hatékonyságot, ezért a kiválasztás során sok szempontra kell figyelni. A legtöbb alkalmazásban a tápmodul által termelt hőt a szubsztrátumból a hűtőbordába vagy a hőátadó alkatrészekbe továbbítják. A felületen azonban hőmérsékletkülönbség lesz a teljesítménymodul szubsztrátja és a hőátadó komponensek között. Ezt a hőmérséklet-különbséget ellenőrizni kell.
A hőállóság sorozatban van csatlakoztatva a hőelvezetés-vezérlő hurokban. A szubsztrátum hőmérsékletének a felületi hőmérsékletnek és a hőátadó komponenseknek kell lennie. A hőmérséklet összege. Ha nem szabályozzák, a felület hőmérséklet-emelkedése nagyon nyilvánvaló lesz. A teljes felületnek a lehető legnagyobbnak kell lennie, és a felület simaságának 5 millión (0,005 láb) belül kell lennie. A felület egyenetlenségének jobb eltávolítása érdekében a felületet hővezető ragasztóval vagy hőátadó paddal töltheti fel. ) A megfelelő ellenintézkedések elvégzése után a felületi hőállóság 0,1 °C/W alá csökkenthető. Csak a hőelvezetés hőállóságának (RTH) csökkentésével vagy az energiafogyasztás (Ploss) csökkentésével csökkenthető a hőmérséklet és növelhető a TAmax.
A kapcsoló tápegység maximális teljesítménye az alkalmazási jelenet hőmérsékletéhez kapcsolódik. A fő paraméterek, amelyek befolyásolják a kimeneti teljesítményveszteség Ploss, hőállóság RTH és a legmagasabb kapcsoló tápegység Case hőmérséklet TC. A nagy hatékonyságú és legjobb hőelvezetésű kapcsoló tápegység alacsonyabb hőmérsékletű lesz. Amikor a névleges kimeneti teljesítmény kimenet, a használható hőmérséklet marginális lesz. Az alacsonyabb hatékonyságú vagy gyenge hőelvezetésű kapcsoló tápegység hőmérséklete magasabb lesz. Léghűtéses vagy lehűtött alkalmazásoknak kell lenniük.
3, konvekciós hőelvezetés
A konvekciós hőelvezetés a leggyakrabban használt hőelvezetési módszer az Aipu teljesítményátalakítók számára. A konvekció általában természetes konvekcióra és kényszerített konvekcióra oszlik. A hő átvitelét a forró blokk felületéről a környező statikus gázra alacsonyabb hőmérsékleten természetes konvekciónak nevezzük; a hő átvitelét a forró blokk felületéről a folyékony gázba kényszerített konvekciónak nevezzük. A természetes konvekció előnye, hogy nagyon könnyen megvalósítható, nem igényel elektromos ventilátorokat, alacsony költségű és nagy megbízhatósággal rendelkezik a hőelvezetésben. A kényszerkonvekcióval ellentétben azonban ugyanazon szubsztrát hőmérséklet eléréséhez nagy hűtőborda szükséges.
A természetes konvekciós radiátor kialakításának a következőkre is figyelnie kell:
Általában csak a függőleges hűtőbordák fő paraméterei vannak megadva a hűtőbordákhoz. A vízszintes hűtőborda tényleges hőelvezetési hatása gyenge. Vízszintes telepítés esetén a radiátor területét megfelelően növelni kell, és kényszerkonvekciós hőelvezetés is használható.
