Тепловой расчет блока питания
Тепловая проблема силового модуля серьезно повредит его надежности, и частота отказов продукта возрастет в геометрической прогрессии. Что делать, если блок питания нагревается? С точки зрения теплового расчета модулей эта статья знакомит вас с различными конструкциями источников питания с низким нагревом, высокой надежностью и прикладными решениями.
Высокая температура имеет большое влияние на надежность силовых модулей с высокой удельной мощностью. Высокая температура приведет к уменьшению срока службы электролитических конденсаторов, увеличению изоляционных характеристик эмалированных проводов трансформатора, повреждению транзисторов, тепловому старению материала, растрескиванию сварных швов с низкой температурой плавления, выпадению паяных соединений и увеличению механических напряжений между устройствами. Статистика показывает, что на каждые 2 ° C повышения температуры электронных компонентов надежность снижается на 10%.
Как спроектировать тепловые решения?
Уменьшение потерь в структуре и компонентах схемы: например, использование более совершенных методов и технологий управления, технологии высокочастотного мягкого переключения, технологии управления с фазовым сдвигом, технологии синхронного выпрямления и т. Д., В дополнение к выбору компонентов с низким энергопотреблением для уменьшения количество нагревательных компонентов, увеличьте ширину толстой печатной линии для повышения эффективности источника питания;
Упаковка компонентов имеет большое влияние на повышение температуры компонентов. Например, из-за различий в технологиях, МОП-трубка в корпусе DFN легче рассеивает тепло, чем МОП-трубка в корпусе DPAK (TO252). При тех же условиях потерь повышение температуры первого будет относительно небольшим. Как правило, чем больше сопротивление корпуса, тем выше номинальная мощность и при тех же условиях потерь рост температуры поверхности будет меньше.
Иногда параметры схемы и производительность кажутся нормальными, но на самом деле за ними скрываются большие проблемы. Как показано на Рисунке 3, проблем с основными характеристиками определенной схемы нет, но при комнатной температуре температура поверхности управляющего резистора МОП-трубки достигала 95,2 ° C при измерении с помощью инфракрасного тепловизора. При длительной работе или при высокой температуре окружающей среды очень легко могут возникнуть проблемы с выгоранием сопротивления и повреждением модуля. Регулируя параметры схемы, омические тепловые потери резистора уменьшаются, а корпус резистора изменяется с 0603 на 0805, что значительно снижает температуру поверхности.
Конструкция печатной платы оптимизированная тепловая конструкция
Площадь медной оболочки печатной платы, толщина медной оболочки, материал платы и количество слоев печатной платы - все это влияет на рассеивание тепла модулем. Обычно используемая плата FR4 (эпоксидная смола) является материалом с хорошей теплопроводностью, и тепло компонентов на печатной плате может рассеиваться через печатную плату. Для специальных применений также существуют пластины с более низким термическим сопротивлением, такие как алюминиевые или керамические подложки.
При компоновке и прокладке печатной платы следует также учитывать тепловыделение модуля:
Компоненты с большим тепловыделением не должны размещаться друг над другом, а тепло равномерно распределяется по плате;
В частности, следует хранить термочувствительные компоненты вдали от источников тепла;
При необходимости используйте многослойную печатную плату;
Задняя часть силового элемента покрыта медной пластиной для рассеивания тепла, и используются горячие отверстия" для передачи тепла от одной стороны печатной платы к другой.
Используйте более эффективную технологию отвода тепла: используйте технологию теплопроводности, излучения и конвекции для передачи тепла, включая использование радиаторов, воздушного охлаждения (естественная конвекция и принудительное воздушное охлаждение), жидкостного охлаждения (вода, масло), термоэлектрического охлаждения, тепловых труб, так далее. .
При тепловом расчете также необходимо обращать внимание на:
Для силовых модулей с широким входом напряжения точки нагрева и распределение тепла на входе высокого и низкого напряжения совершенно разные, и требуется всесторонняя оценка. Также следует оценить точку нагрева и распределение тепла во время защиты от короткого замыкания;
В модулях питания заливочный клей представляет собой материал с хорошей теплопроводностью. Повышение температуры поверхности внутренних компонентов модуля будет еще больше уменьшено.
В дополнение к вышеупомянутым методам теплового проектирования источников питания также можно напрямую выбирать высокопроизводительные изолированные модули питания постоянного и переменного тока, которые могут быстро обеспечить высоконадежное решение для изоляции источника питания для системы. Основываясь на почти 20-летнем опыте проектирования источников питания, ZHIYUAN Electronics независимо разработала и спроектировала независимые ИС источников питания для создания оптимизированных источников питания постоянного и постоянного тока с постоянным напряжением серии P для любых рабочих условий и удовлетворения потребностей всех работающих. условий и предоставить пользователям стабильный и качественный план решений по электроснабжению. По сравнению с традиционными решениями, ИС автономного источника питания ZHIYUAN Electronics объединяет функции защиты, такие как защита от короткого замыкания и защита от перегрева. Он имеет более высокую степень интеграции и надежность, обеспечивая высокую эффективность и стабильное электропитание при любых рабочих условиях, и может обеспечивать пользователей вводом-выводом и связью. Такие приложения, как изоляция, обеспечивают стандартные и надежные решения по источникам питания.
