Keramikas siltuma caurules dzesēšanas sistēma lieljaudas magnētiskiem komponentiem
Keramikas siltumcauruļu uzbūve un darbības princips ir līdzīgi metāla siltumcaurulēm (piemēram, vara ūdens siltuma caurulēm). Tomēr keramisko siltumcauruļu caurules ir saķepinātas no augstas siltumvadītspējas, neporainiem keramikas materiāliem, un šķidrumu absorbējošā serdeņa tiek apdedzināta no porainas keramikas, kuras iekšpusē ir piepildīta ar darba šķidrumu. Kad vienā cauruļvada galā (iztvaicētājā) tiek pielietots siltums, cauruļvadā esošais šķidrums iztvaiko, un pēc tam tvaiks plūst uz otru cauruļvada galu (kondensatoru), kas parasti saskaras ar radiatoru vai dzesēšanas vidi. . Kad tvaiks izdala siltumu uz vēsāku galu, tas kondensējas šķidrumā un ar kapilāru darbību porainos keramikas materiālos atgriežas iztvaicētāja sekcijā. Atkārtojiet šo ciklu, lai efektīvi pārnestu siltumu no cauruļvada karstā gala uz auksto galu.
Agrākā keramikas siltuma caurule ir datēta ar 1975. gadu. Agrīnās keramikas siltuma caurules tika izgatavotas no silīcija karbīda (SiC), un kā darba šķidrums tika izmantots nātrijs. Volframa (W) slāņa ķīmiskā tvaika nogulsnēšanās, kas piestiprināta caurules iekšējai virsmai, var novērst mijiedarbību starp nātrija un keramikas sienu materiāliem. Šo cauruļu funkcijas ir eksperimentāli pārbaudītas pat 1100 ° C temperatūrā un tiek izmantotas augstām temperatūrām, taču to ražošana ir dārga.
Augstfrekvences transformatori, ko izmanto uzlādes stacijās, uzlādes kastēs un citos lietojumos, galvenokārt sastāv no magnētiskiem serdeņiem, tinumiem un izolācijas materiāliem fiksētiem tinumiem. Parasti magnētiskie serdeņi ir izgatavoti no magnētiskiem materiāliem, piemēram, ferīta, lai atbilstu tādiem veiktspējas rādītājiem kā frekvences reakcija un magnētiskā serdeņa zudums. Augstfrekvences transformatori rada lielu siltuma daudzumu pretestības džoula siltuma un virpuļstrāvas zudumu dēļ, un to centieni pēc mazāka tilpuma kavē efektīvu ventilāciju un siltuma izkliedi. Tāpēc ir nepieciešams izveidot efektīvu siltuma izkliedes sistēmu transformatora korpusam un PCB shēmas platei, lai novērstu ierīces pārkaršanu un nodrošinātu drošu darbību. To var panākt, izmantojot dažādas metodes, piemēram, piespiedu gaisa dzesēšanu, šķidruma dzesēšanu vai jauktas dzesēšanas shēmas.
Izvēloties dzesēšanas sistēmu elektrisko transportlīdzekļu uzlādes stacijām (uzlādes kastes), var izmantot jauktu dzesēšanas metodi siltuma caurulē, kas apvienota ar šķidruma dzesēšanas plāksnēm, lai palīdzētu izkliedēt tādas jaudas ierīces kā MOSFET un magnētiskās ierīces (piemēram, induktori un transformatori). ātri uzkarsē. Pirmais risinājums ir piespiest gaisa cirkulāciju lādētāja korpusā, vienlaikus pārnesot siltumu uz šķidruma dzesēšanas plāksni caur alumīnija spuras radiatoru un siltuma caurules komplektu. Otrs risinājums ir iekapsulēt magnētiskos komponentus un siltuma caurules kopā ar siltumvadītspējīgiem epoksīda sveķiem un pārnest siltumu uz šķidruma dzesēšanas plāksni caur siltuma caurules komponentiem.
Pētījumi ir parādījuši, ka otrās shēmas siltuma caurule un magnētiskie komponenti var pilnībā apmainīties ar siltumu, pārnesot siltumu uz šķidrumu atdzesētu plāksni ar ļoti zemu termisko pretestību. Tomēr pirmajam risinājumam ir zemāka dzesēšanas veiktspēja nekā siltuma caurules blīvējuma risinājumam, jo alumīnija spuras radiators nespēj pilnībā saskarties ar magnētiskajiem komponentiem.
Tomēr pastāv ievērojams virpuļstrāvas zudums metāla siltuma izlietnēs pašreizējās dzesēšanas shēmās, piemēram, siltuma izlietnēs ar alumīnija spārniem un vara siltuma caurulēm. Šiem virpuļstrāvas zudumiem, ko izraisa magnētiskie komponenti, ir negatīva ietekme uz lādētāju veiktspēju un uzticamību. Keramika ir elektriskās izolācijas materiāls, kas novērš strāvas rašanos un tāpēc nerada virpuļstrāvas, efektīvi novēršot virpuļstrāvas zudumus. Tie ir īpaši piemēroti augstfrekvences magnētisko komponentu, piemēram, augstfrekvences induktoru un transformatoru, dzesēšanai.
Keramikas siltuma caurules nodrošina dzesēšanas risinājumu, kas ir izturīgs pret augstām temperatūrām, ilgstošs un zems zudums augstfrekvences magnētiskām elektroniskām ierīcēm. Tomēr tas arī saskaras ar augstām izmaksām sarežģītu ražošanas procesu un nenobriedušu piegādes ķēžu dēļ. Pašlaik pieprasījums pēc līdzstrāvas ātrās uzlādes strauji pieaug, un pastiprinās siltuma izkliedes izaicinājums, ko rada lieljaudas un augstfrekvences magnētiskie komponenti elektrisko transportlīdzekļu uzlādes lietojumos. Tas neizbēgami izcels metāla radiatoru nepietiekamos magnētiskos zudumus, un tiks pastiprināta keramikas siltuma cauruļu priekšrocība virpuļstrāvas zudumu novēršanā. Tāpēc paredzams, ka izolācijas divfāzu pasīvās siltuma izkliedes tehnoloģija, ko pārstāv keramikas siltuma caurules, pavērs jaunas perspektīvas elektrisko transportlīdzekļu lieljaudas elektronisko iekārtu siltuma pārvaldības jomā.
