Описание режима теплоотвода силового модуля
Для силовых модулей существует три метода отвода тепла: конвекционный, теплопроводный и радиационный. На практике в большинстве из них в качестве основного метода отвода тепла используется конвекция. Если конструкция будет подходящей, в сочетании с двумя методами рассеивания тепла - теплопроводностью и излучением - эффект будет максимальным. Однако неправильная конструкция вызовет неблагоприятные последствия. Поэтому при проектировании силового модуля важным звеном стало проектирование системы отвода тепла.
1. Конвекционный метод охлаждения.
Конвекционное рассеяние тепла относится к передаче тепла через воздух с текучей средой для достижения эффекта рассеивания тепла. Это наш общий метод отвода тепла. Методы конвекции обычно делятся на два типа: принудительная конвекция и естественная конвекция. Принудительная конвекция относится к передаче тепла от поверхности нагревательного объекта к текущему воздуху, а естественная конвекция относится к передаче тепла от поверхности нагревательного объекта к окружающему воздуху при более низкой температуре. Преимуществами использования естественной конвекции являются простота реализации, низкая стоимость, отсутствие необходимости во внешнем охлаждающем вентиляторе и высокая надежность. Чтобы принудительная конвекция достигла температуры подложки при нормальном использовании, требуется больший радиатор и место.
Обратите внимание на дизайн радиатора естественной конвекции. Если горизонтальный радиатор имеет плохой эффект рассеивания тепла, площадь радиатора должна быть соответствующим образом увеличена или принудительная конвекция для рассеивания тепла при горизонтальной установке.
2. Метод отвода тепла методом кондукции.
Когда силовой модуль используется, тепло на подложке должно отводиться к дальней поверхности рассеивания тепла через теплопроводящий элемент, чтобы температура подложки была равна сумме температур рассеивающего тепло. поверхности, повышение температуры теплопроводного элемента и повышение температуры двух контактных поверхностей. Таким образом, тепловая энергия может улетучиваться в эффективном пространстве, чтобы компоненты могли нормально работать. Тепловое сопротивление теплового элемента прямо пропорционально длине и обратно пропорционально его площади поперечного сечения и теплопроводности. Если не учитывать место для установки и стоимость, следует использовать радиатор с наименьшим тепловым сопротивлением. Поскольку температура подложки источника питания немного падает, среднее время наработки на отказ значительно увеличится, стабильность источника питания повысится, а срок службы увеличится.
Температура - важный фактор, влияющий на производительность блока питания, поэтому при выборе радиатора следует ориентироваться на материалы его изготовления. На практике тепло, выделяемое модулем, передается от подложки к радиатору или теплопроводному элементу. Однако на контактной поверхности между силовой подложкой и теплопроводным элементом будет разница температур, и эту разницу температур необходимо контролировать. Температура подложки должна быть суммой повышения температуры контактной поверхности и температуры теплопроводящего элемента. Если его не контролировать, повышение температуры контактной поверхности будет особенно значительным. Следовательно, площадь контактной поверхности должна быть как можно большей, а гладкость контактной поверхности должна быть в пределах 5 мил, то есть в пределах 0,005 дюйма.
Чтобы исключить неровности поверхности, контактную поверхность следует залить теплопроводным клеем или термопрокладкой. После принятия соответствующих мер термическое сопротивление контактной поверхности может быть снижено до менее 0,1 ° C / Вт. Повышение температуры можно снизить только за счет уменьшения рассеивания тепла и теплового сопротивления или потребления энергии. Максимальная выходная мощность блока питания зависит от температуры окружающей среды. К влияющим параметрам обычно относятся: потеря мощности, тепловое сопротивление и максимальная температура корпуса блока питания. Источники питания с высоким КПД и лучшим отводом тепла будут иметь меньшее повышение температуры, а их полезная температура будет иметь запас при номинальной выходной мощности. Источники питания с более низким КПД или плохим отводом тепла будут иметь более высокий рост температуры, потому что им требуется воздушное охлаждение или их характеристики должны быть снижены для использования.
3. Метод радиационного отвода тепла.
Радиационное рассеяние тепла - это последовательная радиационная передача тепла, которая происходит, когда две границы раздела с разными температурами обращены друг к другу. Влияние излучения на температуру одного объекта зависит от многих факторов, таких как разница температур различных компонентов, внешняя сторона компонентов, положение компонентов и расстояние между ними. В практических приложениях эти факторы трудно измерить количественно, и в сочетании с влиянием собственного обмена лучистой энергией окружающей среды' трудно точно рассчитать беспорядочное влияние излучения на температуру.
В практических приложениях для источника питания невозможно использовать только радиационное рассеивание тепла, потому что этот метод обычно может рассеивать только 10% или меньше общего тепла. Обычно он используется в качестве вспомогательного средства основного метода отвода тепла и, как правило, не учитывается при расчетах тепла. Его влияние на температуру. В рабочем состоянии источника питания его температура обычно выше, чем температура окружающей среды, а передача излучения способствует общему рассеиванию тепла. Однако при особых обстоятельствах источники тепла рядом с источником питания, такие как мощные резисторы, платы устройств и т. Д., Излучение этих объектов приведет к повышению температуры модуля источника питания.
