Termisk utforming av strømforsyning

Det termiske problemet med strømmodulen vil alvorlig skade modulens pålitelighet, og feilfrekvensen til produktet vil øke eksponentielt. Hva skal jeg gjøre hvis strømmodulen blir varm? Fra perspektivet til termisk moduldesign, introduserer denne artikkelen deg til forskjellige lavtemperaturstigninger, høypålitelige strømforsyningsdesign og applikasjonsløsninger.

Høy temperatur har stor innflytelse på påliteligheten til kraftmoduler med høy effekttetthet. Høy temperatur vil føre til at levetiden til elektrolytiske kondensatorer reduseres, isolasjonsegenskapene til transformator-emaljerte ledninger, transistorskader, termisk aldring av materialet, lavt smeltepunktssveisesprekker, loddeforbindelser som faller av og mekanisk stress mellom enheter øker. Statistikk viser at for hver 2°C økning i temperaturen til elektroniske komponenter, reduseres påliteligheten med 10 %.

Hvordan designe de termiske løsningene?

Reduser tap fra kretsstrukturen og komponentene: for eksempel å ta i bruk bedre kontrollmetoder og teknologier, høyfrekvent soft-switching-teknologi, faseskiftende kontrollteknologi, synkron rettingsteknologi, etc., i tillegg til å velge laveffektkomponenter for å redusere antall varmekomponenter, Øk bredden på den tykke trykte linjen for å forbedre effektiviteten til strømforsyningen;

Emballasjen av komponenter har stor innflytelse på temperaturstigningen til komponentene. For eksempel, på grunn av forskjellen i teknologi, er DFN-pakket MOS-rør lettere å spre varme enn DPAK (TO252)-pakket MOS-rør. Under de samme tapsforholdene vil temperaturstigningen til førstnevnte være relativt liten. Generelt, jo større motstanden til pakken er, desto høyere er nominell effekt, og under de samme tapsforholdene vil overflatetemperaturstigningen være mindre.

Noen ganger ser kretsparametrene og ytelsen ut til å være normale, men faktisk er det store problemer skjult. Som vist i figur 3 er det ikke noe problem med den grunnleggende ytelsen til en viss krets, men ved romtemperatur nådde overflatetemperaturen til drivmotstanden til MOS-røret 95,2°C når den ble målt med en infrarød termisk kamera. Under langvarig arbeid eller miljø med høye temperaturer er problemene med motstandsutbrenthet og modulskader veldig enkle å oppstå. Ved å justere kretsparametrene reduseres det ohmske varmetapet til motstanden, og motstandspakken endres fra 0603 til 0805, noe som kraftig reduserer overflatetemperaturen.

PCB-design optimalisert termisk design

Arealet av kobberhuden til PCB, tykkelsen på kobberhuden, materialet på platen og antall PCB-lag påvirker alle varmespredningen til modulen. Vanlig brukt brett FR4 (epoksyharpiks) er et materiale med god varmeledningsevne, og varmen fra komponentene på kretskortet kan spres gjennom kretskortet. I spesielle applikasjoner finnes det også plater med lavere termisk motstand som aluminiumssubstrater eller keramiske underlag.

Utformingen og rutingen av PCB bør også vurdere varmespredningen til modulen:

Komponentene med stor varmeutvikling bør unngå stableoppsett, og prøve å holde varmen jevnt fordelt på brettet;

Spesielt varmefølsomme komponenter bør holdes unna varmekilder;

Bruk flerlags PCB når det er nødvendig;

Baksiden av kraftelementet er belagt med et kobberplan for å spre varme, og bruker"varme hull" å overføre varme fra den ene siden av PCB til den andre.

Bruk mer effektiv varmeavledningsteknologi: bruk lednings-, strålings- og konveksjonsteknologi for å overføre varme, inkludert bruk av radiatorer, luftkjøling (naturlig konveksjon og tvungen luftkjøling), væskekjøling (vann, olje), termoelektrisk kjøling, varmerør, etc. .

I termisk design må du også være oppmerksom på:

For kraftmoduler med bredspenningsinngang er varmepunktene og varmefordelingen til høyspenningsinngang og lavspenningsinngang helt forskjellige, og det kreves en omfattende evaluering. Varmepunktet og varmefordelingen under kortslutningsbeskyttelse bør også evalueres;

I pottekraftmoduler er pottelim et materiale med god varmeledningsevne. Overflatetemperaturøkningen til de interne komponentene i modulen vil reduseres ytterligere.

I tillegg til de ovennevnte teknikkene for termisk design av strømforsyningen, kan isolerte DC-DC-strømmoduler med høy ytelse også velges direkte, noe som raskt kan gi en svært pålitelig strømforsyningsisolasjonsløsning for systemet. Basert på akkumuleringen av nesten 20 års erfaring med strømforsyningsdesign, har ZHIYUAN Electronics uavhengig utviklet og designet uavhengige strømforsynings-IC-er for å lage P-serien med optimaliserte DC-DC-strømforsyninger med konstant spenning for alle arbeidsforhold for å møte behovene til alle arbeidere. forhold og gi brukerne en stabil og høykvalitets strømforsyningsløsningsplan. Sammenlignet med tradisjonelle løsninger, integrerer ZHIYUAN Electronics autonome strømforsyning IC beskyttelsesfunksjoner som kortslutningsbeskyttelse og overtemperaturbeskyttelse. Den har høyere integrasjon og pålitelighet, og sikrer høy effektivitet og stabil strømforsyning under alle arbeidsforhold, og kan gi brukere I/O og kommunikasjon. Applikasjoner som isolasjon gir standard og pålitelige strømforsyningsløsninger.