Tre effektive metoder for varmeavledning av kraftmoduler
Det er tre grunnleggende metoder for kraftmodulenergioverføring fra høytemperaturområde til lavtemperaturområde: stråling, overføring og konveksjon.
Stråling: Den elektromagnetiske induksjonsoverføringen av varme generert mellom to blokker med forskjellige temperaturer.
Overføring: Overføring av varme gjennom et fast medium.
Konveksjon: varmeoverføring gjennom flytende medium (gass)
I en rekke spesifikke bruksområder har alle tre metodene for varmeoverføring ofte forskjellige effektnivåer. I de fleste applikasjoner er konveksjon den mest kritiske varmeoverføringsmetoden. Hvis de to andre varmespredningsmetodene legges til, blir den faktiske effekten bedre. Men i noen situasjoner kan disse to metodene også ha kontraproduktive effekter. Derfor, når du designer et varmeavledningssystem av høy kvalitet, bør alle tre varmeoverføringsmetodene vurderes nøye.
Strømmodul
1. Strålingskildens varmespredning
Når to grensesnitt med forskjellige temperaturer står overfor hverandre, vil det føre til kontinuerlig strålingsoverføring av varme.
Den endelige påvirkningen av stråling på temperaturen til visse objekter bestemmes av mange faktorer: temperaturforskjellen til forskjellige komponenter, orienteringen til relaterte komponenter, glattheten til overflaten til komponentene og avstanden mellom dem. Fordi det ikke er noen måte å kvantitativt analysere dette elementet, pluss påvirkningen fra det omgivende miljøet's egen strålingskinetiske energiutveksling, er det svært komplisert å måle skaden av stråling på temperatur, og det er vanskelig å nøyaktig regne ut.
I den spesifikke anvendelsen av omformerkontrollmodulen for byttestrømforsyning, er det usannsynlig å stole utelukkende på strålevarmespredning som kjølemetoden til omformeren. I de fleste tilfeller sprer strålingskilden bare 10 % eller mindre av den totale varmeutviklingen. Derfor brukes strålevarme generelt bare som en hjelpemetode i tillegg til nøkkelvarmeavledningsmetoden, og den er generelt ikke tatt med i den termiske designplanen.
Påvirkningen av temperaturen til strømforsyningsmodulen. I spesifikke applikasjoner er temperaturen på den generelle omformerkontrollmodulen høyere enn den naturlige omgivelsestemperaturen.
Derfor bidrar den strålingskinetiske energioverføringen til varmespredning. Men under noen forhold er temperaturen til noen varmekilder (kort for elektroniske enheter, høyeffektmotstander, etc.) rundt kontrollmodulen høyere enn temperaturen til kraftmodulen, og strålevarmen til disse objektene vil øke temperaturen av kontrollmodulen.
I designplanen for varmeavledning bør de relative posisjonene til de perifere komponentene til omformerkontrollmodulen ordnes vitenskapelig i henhold til påvirkningen som varmestrålingen vil forårsake. Når de varme komponentene er nær omformerkontrollmodulen, for å svekke varmeeffekten til strålingskilden, bør de tynne finnene på varmeisolasjonsplaten settes inn mellom kontrollmodulen og de varme komponentene.
2. Transmisjons varmeavledning
I mange applikasjoner må varmen som genereres på kraftmodulsubstratet overføres til en lang varmeavledningsoverflate gjennom varmeoverføringskomponenter. På den måten vil temperaturen på kraftmodulsubstratet være ekvivalent med summen av temperaturen på varmeavledningsoverflaten, temperaturen på varmeoverføringskomponentene og temperaturen på begge overflatene. Den termiske motstanden til varmeoverføringskomponentene er proporsjonal med lengden L mellom de to, og omvendt proporsjonal med tverrsnittsarealet og varmeoverføringshastigheten mellom de to. Bruk av passende råmaterialer og tverrsnittsarealer kan også effektivt redusere den termiske motstanden til varmeoverføringskomponentene. Når installasjonsplass og kostnad er tillatt, bør radiatoren med minst termisk motstand brukes. Det bør huskes at hvis substrattemperaturen til strømmodulen synker litt, vil gjennomsnittstiden mellom feil (MTBF) øke betydelig.
Råvarene for produksjon av kjøleribber er et nøkkelelement som påvirker effektiviteten, så du må være oppmerksom på mange aspekter når du velger. I de fleste applikasjoner vil varmen som genereres av kraftmodulen bli overført fra underlaget til kjøleribben eller varmeoverføringskomponentene. Det vil imidlertid være en temperaturforskjell på overflaten mellom kraftmodulsubstratet og varmeoverføringskomponentene. Denne typen temperaturforskjeller må kontrolleres. Den termiske motstanden er koblet i serie i varmespredningsreguleringssløyfen. Temperaturen på underlaget bør være overflatetemperaturen og varmeoverføringskomponentene. Summen av temperaturen. Hvis den ikke kontrolleres, vil temperaturstigningen på overflaten være veldig tydelig. Det totale overflatearealet bør være så stort som mulig, og glattheten på overflaten bør være innenfor 5 mils (0,005 fot). For bedre å fjerne ujevnheten i overflaten, kan du fylle overflaten med termisk ledende lim eller varmeoverføringspute. ) Etter å ha tatt passende mottiltak, kan overflatens termiske motstand reduseres til under 0,1 ℃/W. Bare ved å redusere varmeavlednings termiske motstand (RTH) eller redusere strømforbruket (Ploss) kan temperaturen reduseres og TAmax kan økes. Den maksimale effekten til koblingsstrømforsyningen er relatert til temperaturen på applikasjonsscenen. Hovedparametrene som påvirker utgangseffekttapet Ploss, termisk motstand RTH og den høyeste svitsjestrømforsyningen Case-temperatur TC. Koblingsstrømforsyningen med høy virkningsgrad og best varmespredning vil ha lavere temperatur. Ved nominell utgangseffekt, deres tilgjengelige temperaturmargin. Temperaturen på en vekslende strømforsyning med lavere effektivitet eller svak varmespredning vil være høyere. De må være luftkjølte eller redusert for påføring.
3. Konveksjons varmeavledning
Konveksjonsvarmespredning er den mest brukte varmespredningsmetoden for Epson-strømomformere. Konveksjon er generelt delt inn i to typer: naturlig konveksjon og tvungen konveksjon. Overføringen av varme fra overflaten av den varme blokken til den omkringliggende statiske gassen med lavere temperatur kalles naturlig konveksjon; overføringen av varme fra overflaten av den varme blokken til den flytende gassen kalles tvungen konveksjon.
Fordelene med naturlig konveksjon er at den er veldig enkel å implementere, krever ikke elektriske vifter, er lav i pris og har høy pålitelighet i varmespredning. Men i motsetning til tvungen konveksjon, for å oppnå samme substrattemperatur, kreves det en stor kjøleribbe.
Utformingen av naturlig konveksjonsradiator bør også ta hensyn til følgende:
Generelt er bare hovedparametrene til den vertikale kjøleribben gitt for kjøleribben. Den faktiske varmeavledningseffekten til den horisontale kjøleribben er svak. Hvis horisontal installasjon er nødvendig, bør radiatorens areal økes passende, og tvungen konveksjonsvarmeavledning kan også brukes.
