Trīs efektīvas metodes jaudas moduļu siltuma izkliedēšanai

Ir trīs pamatmetodes jaudas moduļa enerģijas pārnesei no augstas temperatūras zonas uz zemas temperatūras zonu: radiācija, transmisija un konvekcija.

Starojuma:

Siltuma, kas rodas starp diviem dažādu temperatūru blokiem, elektromagnētiskā indukcijas pārnese.

Pārnese:

Siltuma ražošanas pārnešana caur cietu vidi.

Konvekcijas:

Siltuma pārnese caur šķidruma vidi (gāzi).

Dažādos īpašos lietojumos visām trim siltuma pārneses metodēm bieži ir atšķirīgs iedarbības līmenis. Vairumā lietojumu konvekcija ir viskritiskākā siltuma pārneses metode. Ja tiek pievienotas pārējās divas siltuma izkliedes metodes, faktiskais efekts būs labāks. Tomēr dažās situācijās šīm divām metodēm var būt arī neproduktīva ietekme. Tāpēc, izstrādājot augstas kvalitātes siltuma izkliedes sistēmu, rūpīgi tiek apsvērtas visas trīs siltuma pārneses metodes.

barošanas modulis

1, starojuma avots, siltuma izkliede

Kad divas saskarnes ar dažādām temperatūrām saskaras viena ar otru, tas izraisīs nepārtrauktu siltuma radiācijas pārnesi.

Radiācijas galīgo ietekmi uz noteiktu bloku temperatūru nosaka daudzi faktori: dažādu komponentu temperatūras atšķirība, saistīto komponentu orientācija, sastāvdaļu virsmas gludums un to savstarpējā atstarpe utt.

Tā kā nav iespējams kvantitatīvi analizēt šo elementu, kā arī apkārtējās vides radiatīvās kinētiskās enerģijas apmaiņas ietekmi, ir ļoti sarežģīti izmērīt radiācijas kaitējumu temperatūrai, un to ir grūti precīzi aprēķināt.

Komutācijas jaudas pārveidotāja vadības moduļa īpašajā pielietojumā maz ticams, ka tas balstīsies tikai uz starojošu siltuma izkliedi kā pārveidotāja dzesēšanas metodi.

Vairumā gadījumu starojošais avots izkliedē tikai 10% vai mazāk no kopējās siltuma ražošanas. Tāpēc starojošo siltumu parasti izmanto tikai kā palīgmetodi papildus galvenajai siltuma izkliedes metodei, un to parasti neņem vērā termiskās projektēšanas plānā. Barošanas moduļa temperatūras ietekme. Īpašos lietojumos vispārējā pārveidotāja vadības moduļa temperatūra ir augstāka par dabisko apkārtējās vides temperatūru. Tāpēc starojošā kinētiskā enerģijas pārnese veicina siltuma izkliedi. Tomēr dažos apstākļos dažu siltuma avotu (elektronisko ierīču plākšņu, lieljaudas rezistoru utt.) temperatūra ap vadības moduli ir augstāka par jaudas moduļa temperatūru, un šo objektu starojošais siltums palielinās vadības moduļa temperatūru.

Siltuma izkliedes projektēšanas plānā pārveidotāja vadības moduļa perifēro komponentu relatīvās pozīcijas jāsakārto zinātniski atbilstoši ietekmei, ko radīs siltuma starojums. Ja karstās sastāvdaļas ir tuvu pārveidotāja vadības modulim, lai vājinātu starojuma avota sildīšanas efektu, starp vadības moduli un karstajiem komponentiem jāievieto siltumizolācijas plāksnes plānās spuras.

2, pārvades siltuma izkliede

Daudzos lietojumos siltums, kas rodas uz jaudas moduļa substrāta, jāpārvieto uz ilgu siltuma izkliedes virsmu, izmantojot siltuma pārneses komponentus. Tādā veidā jaudas moduļa substrāta temperatūra būs līdzvērtīga siltuma izkliedes virsmas temperatūras summai, siltuma pārneses komponentu temperatūrai un abu virsmu temperatūrai.

Siltuma pārneses komponentu termiskā pretestība ir proporcionāla garumam L starp abiem un apgriezti proporcionāla šķērsgriezuma laukumam un siltuma pārneses ātrumam starp abiem. Atbilstošu izejvielu un šķērsgriezuma laukumu izmantošana var arī efektīvi samazināt siltuma pārneses komponentu termisko pretestību. Ja ir atļauta uzstādīšanas telpa un izmaksas, jāizmanto radiators ar vismazāko termisko pretestību. Jāpatur prātā, ka, ja jaudas moduļa substrāta temperatūra nedaudz samazinās, vidējais laiks starp kļūmēm (MTBF) ievērojami palielināsies.

Izejvielas siltuma izlietņu ražošanai ir galvenais elements, kas ietekmē efektivitāti, tāpēc, izvēloties, jāpievērš uzmanība daudziem aspektiem. Lielākajā daļā lietojumu jaudas moduļa saražotais siltums tiks pārnests no substrāta uz siltuma izlietni vai siltuma pārneses komponentiem. Tomēr uz virsmas būs temperatūras atšķirība starp jaudas moduļa substrātu un siltuma pārneses komponentiem. Šāda veida temperatūras starpība ir jākontrolē.

Termiskā pretestība ir savienota sērijās siltuma izkliedes vadības cilpā. Substrāta temperatūrai jābūt virsmas temperatūrai un siltuma pārneses komponentiem. Temperatūras summa. Ja tas netiek kontrolēts, virsmas temperatūras paaugstināšanās būs ļoti acīmredzama. Kopējai virsmas platībai jābūt pēc iespējas lielākai, un virsmas gludumam jābūt 5 mils (0,005 pēdu) robežās. Lai labāk noņemtu virsmas nelīdzenumus, virsmu var piepildīt ar siltumvadītāju līmi vai siltuma pārneses spilventiņu. ) Pēc atbilstošu pretpasākumu veikšanas virsmas termisko pretestību var samazināt līdz zemākai par 0,1 °C/W. Tikai samazinot siltuma izkliedes termisko pretestību (RTH) vai samazinot enerģijas patēriņu (Ploss), temperatūru var samazināt un TAmax var palielināt.

Pārslēgšanas barošanas avota maksimālā jauda ir saistīta ar aplikācijas ainas temperatūru. Galvenie parametri, kas ietekmē izejas jaudas zudumu Ploss, siltuma pretestību RTH un augstāko pārslēgšanas barošanas avotu Case temperature TC. Pārslēgšanas barošanas avotam ar augstu efektivitāti un vislabāko siltuma izkliedi būs zemāka temperatūra. Kad nominālā izejas jauda tiek izvadīta, to izmantojamā temperatūra būs minimāla. Pārslēgšanas barošanas avota temperatūra ar zemāku efektivitāti vai vāju siltuma izkliedi būs augstāka. Tiem jābūt ar gaisu dzesētiem vai gāzētiem lietojumiem.

3, konvekcijas siltuma izkliede

Konvekcijas siltuma izkliede ir visbiežāk izmantotā siltuma izkliedes metode Aipu strāvas pārveidotājiem. Konvekcija parasti ir sadalīta dabiskā konvekcija un piespiedu konvekcija. Siltuma pārnesi no karstā bloka virsmas uz apkārtējo statisko gāzi zemākā temperatūrā sauc par dabisko konvekciju; siltuma pārnesi no karstā bloka virsmas uz šķidruma gāzi sauc par piespiedu konvekciju.    　　Dabiskās konvekcijas priekšrocības ir tādas, ka to ir ļoti viegli īstenot, neprasa elektriskos ventilatorus, tas ir zemas izmaksas un tam ir augsta siltuma izkliedes uzticamība. Tomēr, atšķirībā no piespiedu konvekcijas, lai sasniegtu tādu pašu substrāta temperatūru, ir nepieciešama liela siltuma izlietne.

Dabiskā konvekcijas radiatora konstrukcijai jāpievērš uzmanība arī šādiem jautājumiem:

Parasti siltuma izlietnēm tiek doti tikai vertikālo siltuma izlietņu galvenie parametri. Horizontālās siltuma izlietnes faktiskais siltuma izkliedes efekts ir vājš. Ja ir nepieciešama horizontāla uzstādīšana, radiatora laukums ir atbilstoši jāpalielina, un var izmantot arī piespiedu konvekcijas siltuma izkliedi.