Disseny tèrmic de la font d'alimentació
El problema tèrmic del mòdul d'alimentació perjudicarà greument la fiabilitat del mòdul i la taxa de fallada del producte augmentarà exponencialment. Què he de fer si el mòdul d'alimentació s'escalfa? Des de la perspectiva del disseny tèrmic del mòdul, aquest article us presenta diverses solucions d'aplicació i disseny de fonts d'alimentació d'alta fiabilitat i augment de baixa temperatura.
La temperatura alta té una gran influència en la fiabilitat dels mòduls de potència amb alta densitat de potència. L'alta temperatura farà que la vida útil dels condensadors electrolítics disminueixi, les característiques d'aïllament dels cables esmaltats del transformador, els danys del transistor, l'envelliment tèrmic del material, el trencament de la soldadura de baix punt de fusió, la caiguda de les juntes de soldadura i la tensió mecànica entre els dispositius. Les estadístiques mostren que per cada augment de 2 °C de la temperatura dels components electrònics, la fiabilitat disminueix un 10%.
Com dissenyar les solucions tèrmiques?
Reduir les pèrdues de l'estructura i components del circuit: com ara l'adopció de millors mètodes i tecnologies de control, tecnologia de commutació suau d'alta freqüència, tecnologia de control de canvi de fase, tecnologia de rectificació síncrona, etc., a més de seleccionar components de baixa potència per reduir la nombre de components de calefacció, augmentar l'amplada de la línia impresa gruixuda per millorar l'eficiència de la font d'alimentació;
L'embalatge dels components té una gran influència en l'augment de temperatura dels components. Per exemple, a causa de la diferència de tecnologia, el tub MOS empaquetat DFN és més fàcil de dissipar la calor que el tub MOS empaquetat DPAK (TO252). En les mateixes condicions de pèrdua, l'augment de temperatura del primer serà relativament petit. En general, com més gran sigui la resistència del paquet, més gran serà la potència nominal i, en les mateixes condicions de pèrdua, l'augment de la temperatura superficial serà menor.
De vegades, els paràmetres i el rendiment del circuit semblen normals, però de fet s'amaguen grans problemes. Com es mostra a la figura 3, no hi ha cap problema amb el rendiment bàsic d'un determinat circuit, però a temperatura ambient, la temperatura superficial de la resistència de conducció del tub MOS va arribar als 95, 2 ° C quan es mesura amb una càmera d'imatge tèrmica infraroja. Sota un treball a llarg termini o un ambient d'alta temperatura, els problemes d'esgotament de la resistència i els danys del mòdul són molt fàcils de produir. En ajustar els paràmetres del circuit, es redueix la pèrdua de calor òhmica de la resistència i el paquet de resistències es canvia de 0603 a 0805, la qual cosa redueix considerablement la temperatura superficial.
Disseny de PCB disseny tèrmic optimitzat
L'àrea de la pell de coure de la PCB, el gruix de la pell de coure, el material de la placa i el nombre de capes de PCB afecten la dissipació de calor del mòdul. La placa FR4 (resina epoxi) que s'utilitza habitualment és un material de bona conductivitat tèrmica i la calor dels components del PCB es pot dissipar a través del PCB. En aplicacions especials, també hi ha plaques amb menor resistència tèrmica com els substrats d'alumini o els substrats ceràmics.
El disseny i l'encaminament del PCB també haurien de tenir en compte la dissipació de calor del mòdul:
Els components amb gran generació de calor haurien d'evitar la disposició de l'apilament i intentar mantenir la calor uniformement distribuïda al tauler;
Els components sensibles a la calor s'han de mantenir lluny de les fonts de calor, en particular;
Utilitzeu PCB multicapa quan sigui necessari;
La part posterior de l'element de potència està recoberta d'un pla de coure per dissipar la calor i utilitza"forats calents" transferir calor d'un costat de la PCB a l'altre.
Utilitzeu una tecnologia de dissipació de calor més eficaç: utilitzeu tecnologia de conducció, radiació i convecció per transferir calor, inclòs l'ús de radiadors, refrigeració per aire (convecció natural i refrigeració per aire forçat), refrigeració líquida (aigua, oli), refrigeració termoelèctrica, tubs de calor, etc.
En el disseny tèrmic, també heu de parar atenció a:
Per als mòduls de potència amb entrada de gran tensió, els punts de calefacció i la distribució de calor d'entrada d'alta tensió i entrada de baixa tensió són completament diferents i es requereix una avaluació exhaustiva. També s'ha d'avaluar el punt de calefacció i la distribució de calor durant la protecció contra curtcircuits;
En els mòduls de potència d'encapsulament, la cola d'envasament és un material amb bona conductivitat tèrmica. L'augment de la temperatura superficial dels components interns del mòdul es reduirà encara més.
A més de les tècniques de disseny tèrmic de la font d'alimentació esmentades anteriorment, també es poden seleccionar directament mòduls d'alimentació DC-DC aïllats d'alt rendiment, que poden proporcionar ràpidament una solució d'aïllament de la font d'alimentació altament fiable per al sistema. A partir de l'acumulació de gairebé 20 anys d'experiència en disseny de fonts d'alimentació, ZHIYUAN Electronics ha desenvolupat i dissenyat de manera independent circuits integrats d'alimentació independents per crear la sèrie P de fonts d'alimentació DC-DC de tensió constant optimitzades per a totes les condicions de treball per satisfer les necessitats de tots els treballs. condicions i proporcionar als usuaris un pla de solucions d'alimentació estable i d'alta qualitat. En comparació amb les solucions tradicionals, la font d'alimentació autònoma IC de ZHIYUAN Electronics integra funcions de protecció com ara la protecció contra curtcircuits i la protecció contra sobretemperatura. Té una major integració i fiabilitat, assegurant una alta eficiència i una font d'alimentació estable en totes les condicions de treball, i pot proporcionar als usuaris E/S i comunicació. Aplicacions com l'aïllament ofereixen solucions d'alimentació estàndard i fiables.
