Tres mètodes efectius per a la dissipació de calor dels mòduls de potència
Hi ha tres mètodes bàsics per a la transferència d'energia del mòdul de potència d'una zona d'alta temperatura a una zona de baixa temperatura: radiació, transmissió i convecció.
Radiació: transferència de calor per inducció electromagnètica generada entre dos blocs de diferents temperatures.
Transmissió: transferència de la generació de calor a través d'un medi sòlid.
Convecció: transferència de calor a través d'un medi fluid (gas).
En una varietat d'aplicacions específiques, els tres mètodes de transferència de calor solen tenir diferents nivells d'efecte. En la majoria de les aplicacions, la convecció és el mètode de transferència de calor més crític. Si s'afegeixen els altres dos mètodes de dissipació de calor, l'efecte real serà millor. Tanmateix, en algunes situacions, aquests dos mètodes també poden tenir efectes contraproduents. Per tant, quan es dissenya un sistema de dissipació de calor d'alta qualitat, es tenen en compte amb cura els tres mètodes de transferència de calor.
mòdul de potència
1, font de radiació, dissipació de calor
Quan dues interfícies amb temperatures diferents s'enfronten, provocarà una transferència de calor contínua per radiació.
La influència final de la radiació en la temperatura de determinats blocs està determinada per molts factors: la diferència de temperatura de diversos components, l'orientació dels components relacionats, la suavitat de la superfície dels components i el seu espai mutu, etc. Perquè no hi ha manera. per analitzar quantitativament aquest element, a més de la influència de l'intercanvi d'energia cinètica radiativa pròpia de l'entorn &, és molt complicat mesurar el dany de la radiació a la temperatura i és difícil calcular-lo amb precisió.
En l'aplicació específica del mòdul de control del convertidor de potència de commutació, és poc probable que confiï únicament en la dissipació de calor radiant com a mètode de refrigeració del convertidor. En la majoria dels casos, la font radiant només dissipa el 10% o menys de la generació total de calor. Per tant, la calor radiant generalment només s'utilitza com a mètode auxiliar, a més del mètode clau de dissipació de calor, i generalment no es considera al pla de disseny tèrmic. La influència de la temperatura del mòdul d'alimentació. En aplicacions específiques, la temperatura del mòdul de control del convertidor general és superior a la temperatura ambiental natural. Per tant, la transferència d'energia cinètica radiant és favorable a la dissipació de calor. Tanmateix, en algunes condicions, la temperatura d'algunes fonts de calor (plaques de dispositius electrònics, resistències d'alta potència, etc.) al voltant del mòdul de control és superior a la temperatura del mòdul de potència, i la calor radiant d'aquests objectes augmentarà la temperatura. del mòdul de control.
En el pla de disseny de dissipació de calor, les posicions relatives dels components perifèrics del mòdul de control del convertidor s'han d'ordenar científicament segons la influència que provocarà la radiació de calor. Quan els components calents estan a prop del mòdul de control del convertidor, per tal de debilitar l'efecte de calefacció de la font de radiació, les aletes primes del tauler d'aïllament tèrmic s'han d'inserir entre el mòdul de control i els components calents.
2, transmissió de dissipació de calor
En moltes aplicacions, la calor generada al substrat del mòdul de potència s'ha de transferir a una llarga superfície de dissipació de calor mitjançant components de transferència de calor. D'aquesta manera, la temperatura del substrat del mòdul de potència serà equivalent a la suma de la temperatura de la superfície de dissipació de calor, la temperatura dels components de transferència de calor i la temperatura d'ambdues superfícies. La resistència tèrmica dels components de transferència de calor és proporcional a la longitud L entre els dos, i inversament proporcional a l'àrea de la secció transversal i la velocitat de transferència de calor entre els dos. L'ús de matèries primeres adequades i àrees de secció transversal també pot reduir eficaçment la resistència tèrmica dels components de transferència de calor. Quan es permet l'espai i el cost d'instal·lació, s'ha d'utilitzar el radiador amb menys resistència tèrmica. Cal tenir en compte que si la temperatura del substrat del mòdul d'alimentació disminueix lleugerament, el temps mitjà entre fallades (MTBF) augmentarà significativament.
Les matèries primeres per a la producció de dissipadors de calor són un element clau que afecta l'eficiència, per la qual cosa cal parar atenció a molts aspectes a l'hora de seleccionar. En la majoria de les aplicacions, la calor generada pel mòdul d'alimentació es transferirà des del substrat al dissipador de calor o als components de transferència de calor. Tanmateix, hi haurà una diferència de temperatura a la superfície entre el substrat del mòdul de potència i els components de transferència de calor. Aquest tipus de diferència de temperatura s'ha de controlar. La resistència tèrmica es connecta en sèrie al bucle de control de dissipació de calor. La temperatura del substrat ha de ser la temperatura superficial i els components de transferència de calor. La suma de la temperatura. Si no es controla, l'augment de temperatura de la superfície serà molt evident. La superfície total ha de ser tan gran com sigui possible i la suavitat de la superfície ha d'estar a 5 mils (0,005 peus). Per eliminar millor les irregularitats de la superfície, podeu omplir la superfície amb cola conductora tèrmica o coixinet de transferència de calor. ) Després de prendre les contramesures adequades, la resistència tèrmica superficial es pot reduir a menys de 0,1 ℃/W. Només reduint la resistència tèrmica de dissipació de calor (RTH) o reduint el consum d'energia (Ploss) es pot reduir la temperatura i augmentar el TAmax. La potència màxima de la font d'alimentació de commutació està relacionada amb la temperatura de l'escena de l'aplicació. Els principals paràmetres que afecten la pèrdua de potència de sortida Ploss, la resistència tèrmica RTH i la font d'alimentació de commutació més alta Temperatura de caixa TC. La font d'alimentació de commutació amb alta eficiència i millor dissipació de calor tindrà una temperatura més baixa. Quan es produeix la potència de sortida nominal, la seva temperatura útil serà marginal. La temperatura d'una font d'alimentació de commutació amb menor eficiència o dissipació de calor feble serà més alta. Han de ser aplicacions refrigerades per aire o reduïdes.
3, dissipació de calor per convecció
La dissipació de calor per convecció és el mètode de dissipació de calor més utilitzat per als convertidors de potència Aipu. La convecció es divideix generalment en convecció natural i convecció forçada. La transferència de calor de la superfície del bloc calent al gas estàtic circumdant a una temperatura més baixa s'anomena convecció natural; la transferència de calor de la superfície del bloc calent al gas fluid s'anomena convecció forçada.
Els avantatges de la convecció natural són que és molt fàcil d'implementar, no requereix ventiladors elèctrics, té un cost baix i té una gran fiabilitat en la dissipació de calor. Tanmateix, a diferència de la convecció forçada, per aconseguir la mateixa temperatura del substrat, es requereix un gran dissipador de calor.
El disseny del radiador de convecció natural també ha de prestar atenció a allò següent:
En general, només es donen els paràmetres principals dels dissipadors de calor verticals per als dissipadors de calor. L'efecte real de dissipació de calor del dissipador de calor horitzontal és feble. Si es requereix una instal·lació horitzontal, l'àrea del radiador s'ha d'augmentar adequadament i també es pot utilitzar la dissipació de calor per convecció forçada.
