Как спроектировать силовой радиатор
Существует три метода рассеивания тепла для силовых модулей:конвекция, проводимость и излучение.
В практическом применении большинство из них используют конвекцию в качестве основного метода рассеивания тепла. Если конструкция будет подходящей, в сочетании с двумя методами рассеивания тепла проводимости и излучения, эффект будет максимальным. Однако, если конструкция неправильная, это вызовет неблагоприятные последствия. Поэтому при проектировании силового модуля важным звеном стало проектирование системы рассеивания тепла.
1. Метод конвекционного рассеивания тепла
Конвекционное рассеивание тепла относится к передаче тепла через жидкую среду воздуха для достижения эффекта рассеивания тепла. Это наш общий метод рассеивания тепла.
Методы конвекции обычно делятся на два типа: принудительная конвекция и естественная конвекция.Принудительная конвекция относится к передаче тепла от поверхности нагревательного объекта к протекающему 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. Для того, чтобы принудительная конвекция достигла температуры подложки для нормального использования, требуется больший радиатор и занимает место. Обратите внимание на дизайн радиаторов естественной конвекции. Если горизонтальный радиатор имеет плохой эффект рассеивания тепла, площадь радиатора должна быть соответствующим образом увеличена или принудительно конвекция для рассеивания тепла при установке горизонтально.
2. Проводящий метод рассеивания тепла
Когда силовой модуль используется, тепло на подложке должно быть проведено к дальней поверхности рассеивания тепла через элемент теплопроводности, так что температура подложки будет равна температуре поверхности рассеивания тепла, повышению температуры элемента теплопроводности и повышению температуры двух контактных поверхностей. Сумма. Таким образом, тепловая энергия может быть испарена в эффективном пространстве, чтобы гарантировать, что компоненты могут работать нормально. Тепловое сопротивление теплового элемента прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения и теплопроводности. Если монтажное пространство и стоимость не учтены, следует использовать радиатор с наименьшим тепловым сопротивлением. Поскольку температура подложки блока питания немного снизится, среднее время между отказами будет значительно улучшено, стабильность блока питания будет улучшена, а срок службы будет дольше. Температура является важным фактором, влияющим на производительность блока питания, поэтому при выборе радиатора следует ориентироваться на его материалы изготовления. В практическом применении тепло, выделяемое модулем, проводится от подложки к теплоотводу или теплопроводящему элементу. Однако на поверхности контакта между силовой подложкой и теплопроводящим элементом будет существовать 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.
Поэтому площадь контактной поверхности должна быть как можно больше, а гладкость контактной поверхности должна быть в пределах 5 мил, то есть в пределах 0,005 дюйма. Для того чтобы исключить неровности поверхности, контактную поверхность следует заполнить теплопроводящим клеем или термопрокладкой. После принятия соответствующих мер тепловое сопротивление контактной поверхности может быть снижено до уровня ниже 0,1°C/W. Только за счет уменьшения рассеивания тепла и теплового сопротивления или энергопотребления можно уменьшить повышение температуры. Максимальная выходная мощность блока питания зависит от температуры окружающей среды приложения. К влияющим параметрам обычно относятся: потеря мощности, тепловое сопротивление и максимальная температура корпуса блока питания. Блоки питания с высокой эффективностью и лучшим рассеиванием тепла будут иметь более низкий подъем температуры, а их полезная температура будет иметь запас на номинальной выходной мощности. Блоки питания с более низкой эффективностью или плохим рассеиванием тепла будут иметь более высокий рост температуры, потому что они требуют воздушного охлаждения или должны быть отключены для использования.
3. Метод рассеивания тепла излучения
Рассеивание тепла излучения - это последовательная радиационная передача тепла, когда две границы с разными температурами обращены друг к другу. Влияние излучения на температуру отдельного объекта зависит от многих факторов, таких как разность температур различных компонентов, внешняя сторона компонентов, положение компонентов и расстояние между ними. В практическом применении эти факторы трудно поддаются количественной оценке, и в сочетании с влиянием собственного лучистого энергообмена окружающей среды трудно точно рассчитать беспорядочное воздействие излучения на температуру. В практическом применении блок питания не может использовать только рассеивание тепла излучения, потому что этот метод обычно может рассеивать только 10% или менее от общего тепла. Он обычно используется в качестве вспомогательного средства основного метода рассеивания тепла и, как правило, не рассматривается при тепловом проектировании. Его влияние на температуру. В рабочем состоянии блока питания его температура, как правило, выше, чем температура внешней среды, а передача излучения помогает общему рассеиванию тепла. Однако при особых обстоятельствах источники тепла вблизи блока питания, такие как мощные резисторы, платы устройств и т. Д., Излучение этих объектов вызовет повышение температуры модуля питания.
