Часто используемые тепловые решения электронного силового оборудования

   Современное силовое электронное оборудование быстро развивается в направлении высокой интеграции, высокой плотности сборки и высокой скорости работы. Как ядро ​​силового электронного оборудования, чип работает все быстрее и быстрее, потребляет все больше и больше энергии и излучает все больше и больше тепла. Если способность рассеивания тепла устройства не велика, рассеивание мощности вызовет повышение температуры активной области чипа и температуры перехода в устройстве.

Интенсивность отказов компонентов имеет экспоненциальную зависимость от температуры их перехода, а производительность снижается с увеличением температуры перехода. Интенсивность отказов увеличивается в два раза на каждые 10 градусов повышения рабочей температуры компонентов.

Следовательно, чтобы улучшить рабочие характеристики и надежность силового электронного оборудования, более необходимо и срочно выполнить разумный тепловой расчет электронного оборудования и принять разумные меры по рассеиванию внешнего тепла. В настоящее время распространенные технологии отвода тепла силового электронного оборудования включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение, технологию тепловых трубок и т. д.

Воздушное охлаждение:

Использование радиатора с воздушным охлаждением для охлаждения электронных микросхем — это самый простой, прямой и недорогой метод отвода тепла. Вообще говоря, технология воздушного охлаждения или принудительного воздушного охлаждения в основном используется в устройствах или электронном оборудовании с низким или средним энергопотреблением. В настоящее время используются передовые вентиляторы и оптимизированные радиаторы большой площади. Охлаждающая способность технологии воздушного охлаждения может достигать 50 Вт · см-2. Принцип работы радиатора с воздушным охлаждением очень прост: тепло, рассеиваемое чипом, передается на металлическую основу через связующие материалы, а затем на радиатор. Тепло рассеивается в воздух посредством естественной конвекции или принудительной конвекции. Теплопроводность и конвекция являются двумя основными способами передачи тепла. Для передачи тепла, рассеиваемого чипом, в атмосферную среду при допустимых температурных условиях могут быть приняты следующие методы усиления кондуктивного и конвекционного теплового охлаждения.

Жидкостное охлаждение:

Жидкостное охлаждение также называют водяным охлаждением. Его эффективность охлаждения высока, его теплопроводность более чем в 20 раз выше, чем у традиционного воздушного охлаждения, и нет высокого шума воздушного охлаждения, что может лучше решить проблемы охлаждения и снижения шума. Устройство жидкостного охлаждения можно условно разделить на четыре части: водяной микронасос, циркуляционная труба, теплопоглощающая коробка и радиатор. Принцип отвода тепла от водяного охлаждения очень прост. Теплоотвод водяного охлаждения представляет собой закрытое устройство циркуляции жидкости. Благодаря мощности, генерируемой насосом, циркуляция жидкости в закрытой системе способствует, а тепло, выделяемое чипом, поглощаемым коробкой для поглощения тепла, передается в устройство для рассеивания тепла с помощью большая площадь рассеивания тепла за счет циркуляции жидкости. Охлажденная жидкость снова возвращается в теплопоглощающее оборудование для непрерывного циркуляционного охлаждения.

Технология тепловых трубок:

Тепловая труба представляет собой теплообменный элемент с высокой эффективностью теплопередачи. Теплообмен между холодными и горячими жидкостями сопряжен с фазовым процессом испарения и конденсации рабочего тела в тепловой трубе. Его эквивалентная теплопроводность может достигать 103~104 раз больше, чем у металла. По сравнению с традиционным оборудованием для отвода тепла, тепловая трубка не потребляет энергии, имеет небольшой размер и высокую охлаждающую способность. Теплопередача на единицу площади высока. В качестве эффективного теплопроводящего элемента тепловая трубка подходит для отвода тепла при высоком тепловом потоке и может использоваться для электронных компонентов для получения высокой скорости отвода тепла. В настоящее время максимальная мощность тепловыделения известного радиатора с тепловыми трубками для отвода тепла мощных электронных компонентов достигла 200 Вт·см-2.

Различные решения для теплового охлаждения имеют разные преимущества и недостатки. При практическом применении необходимо выбирать разнообразные методы отвода тепла в соответствии с потребностями энергетического оборудования. Только так электронное оборудование сможет полностью раскрыть свою максимальную производительность и стабильный срок службы.