Beş nokta, anahtarlamalı güç kaynağının termal çözümünü detaylandırıyor

Anahtarlama güç kaynağı çalışırken büyük miktarda ısı üretileceğini hepimiz biliyoruz. Isı zamanında boşaltılamaz ve makul bir seviyede tutulamazsa, anahtarlama güç kaynağının normal çalışması etkilenecek ve ciddi durumlarda anahtarlama güç kaynağı zarar görecektir. Anahtarlamalı güç kaynağının güvenilirliğini artırmak için, bugün anahtarlamalı güç kaynağına yönelik birkaç özel soğutma çözümünü sizinle paylaşacağım.

Anahtarlamalı güç kaynakları, çeşitli mevcut elektronik ekipman türlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve birim güç yoğunlukları sürekli olarak gelişmektedir. Yüksek güç yoğunluğu 1991'de 25w/in3, 1994'te 36w/in3, 1999'da 52w/in3 ve 2001'de 96w/in3 olarak tanımlanmıştır. Anahtarlamalı güç kaynağının güvenilirliğini artırmak için, termal tasarım temel ve önemli bir parçadır. Anahtarlamalı güç kaynağı tasarımında.

Anahtarlamalı güç kaynağı içindeki sıcaklık artışı çok yüksekse, sıcaklığa duyarlı yarı iletken cihazların, elektrolitik kapasitörlerin ve diğer bileşenlerin arızalanmasına neden olur. Sıcaklık belirli bir değeri aştığında, arıza oranı katlanarak artar. İstatistikler, elektronik bileşenlerin güvenilirliğinin sıcaklıktaki her 2 derecelik artış için yüzde 10 azaldığını gösteriyor; 50 derecelik bir sıcaklık artışındaki yaşam beklentisi, 25 derecelik bir sıcaklık artışındakinin sadece 1/6'sıdır. Elektrik stresine ek olarak sıcaklık, anahtarlamalı güç kaynaklarının güvenilirliğini etkileyen en önemli faktördür. Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynakları, yüksek güçlü ısıtma elemanlarına sahiptir ve sıcaklık, güvenilirliklerini etkileyen en önemli faktörlerden biridir.

Eksiksiz bir anahtarlamalı güç kaynağı termal tasarımı iki yönü içerir: birincisi, ısı kaynağının ısı üretiminin nasıl kontrol edileceği; diğeri, ısı kaynağı tarafından üretilen ısının nasıl dağıtılacağıdır, böylece anahtarlamalı güç kaynaklarının sıcaklık artışı, anahtarlamalı güç kaynaklarının güvenilirliğini sağlamak için izin verilen aralık içinde kontrol edilir.

1. Isı üreten değeri kontrol etme tasarımı

Anahtarlamalı güç kaynağındaki ana ısıtma bileşenleri, yarı iletken anahtarlama tüpleri, güç diyotları, yüksek frekanslı transformatörler, filtre indüktörleri vb.'dir. Farklı bileşenlerin ısı üretimini kontrol etmek için farklı yöntemleri vardır. Güç tüpü, yüksek frekanslı anahtarlama güç kaynağında büyük ısı üretimine sahip cihazlardan biridir. Isı üretimini azaltmak, yalnızca güç tüpünün güvenilirliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda anahtarlamalı güç kaynağının güvenilirliğini de artırır ve arızalar arasındaki ortalama süreyi (MTBF) iyileştirir. ). Anahtar tüpünün ısı üretimi kayıptan kaynaklanır ve anahtar tüpünün kaybı iki bölümden oluşur: anahtarlama işlemi kaybı ve açık durum kaybı. Bu nedenle, ısıyı kontrol etmek ve azaltmak için aşağıdaki önlemler alınabilir.

1. Açık durum kaybını azaltın Açık durum kaybı, düşük açık durum direncine sahip bir anahtar seçilerek azaltılabilir.

2. Anahtarlama kaybı, kapı yükünün büyüklüğünden ve anahtarlama süresinden kaynaklanır. Anahtarlama kaybını azaltmak için, anahtarlama kaybını azaltmak için daha yüksek anahtarlama hızına ve daha kısa kurtarma süresine sahip bir cihaz seçilebilir.

3. Daha iyi kontrol yöntemleri ve tamponlama teknolojisi tasarlayarak kaybı azaltmak daha önemlidir. Örneğin, yumuşak anahtarlama teknolojisi bu kaybı büyük ölçüde azaltabilir.

4. Güç diyotunun ısı üretimini azaltın. Genel olarak, AC doğrultucu ve snubber diyot kaybını azaltmak için daha iyi bir kontrol teknolojisi yoktur. Kayıp, yüksek kaliteli bir diyot seçilerek azaltılabilir.

5. Transformatörün sekonder tarafının düzeltilmesi için, kaybı azaltmak için daha verimli bir senkron düzeltme teknolojisi seçilebilir.

6. Yüksek frekanslı manyetik malzemelerin neden olduğu kayıp için cilt etkisinden mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. Cilt etkisinin neden olduğu etki için, sorunu çözmek için çok sayıda ince emaye telin paralel olarak sarılması yöntemi kullanılabilir.

2, anahtarlama güç kaynağının termal tasarımı

Isıtma cihazının ısısını mümkün olan en kısa sürede dağıtmak için, anahtarlamalı güç kaynağının ısı dağıtma tasarımı genellikle şu yönlerden değerlendirilir: radyatör, soğutma fanı, metal pcb, yalıtkan ısı ileten levha vb. Gerçek tasarım, müşterinin ve ürünün kendisinin gereksinimlerine ve en iyi maliyet-etkinlik oranına göre güç kaynağının tasarımına yukarıdaki yöntemleri kapsamlı bir şekilde uygulamak gerekir.

1. Yarı iletken cihazların ısı emici tasarımı

Anahtarlamalı güç kaynaklarında yarı iletken cihazlar tarafından üretilen ısı baskın olduğu için, ısı esas olarak yarı iletken cihazların açma, kapama ve iletim kayıplarından gelir. Devre topolojisi açısından, devredeki voltajın veya akımın sıfır geçişte açılıp kapanması için rezonans oluşturmak için sıfır anahtarlama dönüştürme topolojisinin kullanılması anahtarlama kaybını en aza indirebilir, ancak kaybı tamamen ortadan kaldıramaz. Anahtar tüpü, bu nedenle ısı dağılımı kullanımı Cihaz ortak ve ana yöntemdir.

Güç anahtarı yarı iletken ısı emici seçiminin temel ilkeleri

(1) Isı emici seçimi için temel temel

Güç yarı iletken cihazları için soğutucu seçimi, cihazın dağıtılan gücüne, cihazın bağlantıdan kasaya termal direncine, temas termal direncine ve soğutma ortamının sıcaklığına göre kapsamlı bir şekilde düşünülmelidir.

(2) Cihaz ile ısı emici arasındaki sabitleme kuvveti için gereklilikler

Montajdan sonra cihaz ile soğutucu arasında iyi bir termal temas olması için, uygun bir montaj kuvvetine veya montaj torkuna sahip olmalıdır. Ve pratik uygulamalarda, ısı transfer verimliliğini artırmak ve ikisi arasındaki termal direnci azaltmak için genellikle cihaz ile ısı emici arasına termal olarak iletken bir malzeme tabakası eklenir.

(3) Radyatörün nominal soğutma koşulları

Kendinden Soğutmalı Radyatör: Ortam sıcaklığı tercihen 40 dereceden yüksek olmamalı, radyatör kanatçıkları montaj sırasında dikey olarak düzenlenmeli ve doğal soğutma için iyi bir ortam ve kanal olması için üst ve alt uç yüzleri bloke edilmemelidir. Radyatörün etrafındaki hava konveksiyonu.

Hava soğutmalı radyatör: Giriş hava sıcaklığı 40 derecenin altında kontrol edilir ve giriş ucundaki rüzgar hızı tercihen 6 m/s'dir.

Su soğutma radyatörü: giriş suyu sıcaklığı 35 dereceden yüksek değildir. Su debisi, ısı dağılımı için toplam ısı ihtiyacına ve giriş ve çıkış suyu arasındaki tasarım sıcaklığı farkına göre belirlenir.

(4) Radyatör seçiminin kapsamlı değerlendirmesi

Radyatör seçimi, radyatörün ısı yayma kapasitesi aralığını, soğutma yöntemini, teknik parametreleri ve yapısal özelliklerini kapsamlı bir şekilde dikkate almalıdır. Yalnızca teknik parametrelerden bir cihaz için, gereksinimleri karşılayabilecek iki veya üç radyatör olabilir, ancak soğutma ve kurulum ile birleştirilmelidir. , genel değiştirilebilirlik ve ekonomi kapsamlı bir şekilde seçilmiştir.

2. Fanlı doğal hava soğutması ve cebri hava soğutması

Anahtarlamalı güç kaynağının gerçek tasarım sürecinde, genellikle iki tür doğal hava soğutması ve fanla zorlamalı hava soğutması kullanılır. Doğal hava soğutmalı ısı emiciyi takarken, ısı emicinin kanatları dikey olarak yukarıya yerleştirilmelidir. Mümkünse, hava sirkülasyonunu kolaylaştırmak için ısı emicinin PCB üzerindeki montaj konumunun etrafına birkaç havalandırma deliği açılabilir.

Cebri hava soğutması, hava konveksiyonunu zorlamak için bir fan kullanır. Bu nedenle, hava kanalının tasarımında, soğutucunun kanatlarının eksenel yönü, fanın egzoz yönü ile tutarlı olmalıdır. İyi bir havalandırma etkisine sahip olmak için, daha büyük ısı dağılımına sahip cihazlar daha yakın olmalıdır.

4. Metal PCB

Anahtarlamalı güç kaynaklarının minyatürleştirilmesiyle birlikte, yüzeye monte bileşenler gerçek ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve şu anda güç cihazlarına ısı emiciler takmak zordur. Şu anda, bu sorunun üstesinden gelmek için, ağırlıklı olarak alüminyum bazlı bakır kaplı laminatlar ve demir bazlı bakır kaplı laminatlar dahil olmak üzere, metal PCB esas olarak güç cihazlarının taşıyıcısı olarak kullanılmaktadır. Başka bir bakır çekirdekli PCB var. Alt tabakanın orta tabakası, yüksek ısı iletkenliğine sahip epoksi cam elyaf kumaş yapıştırma levhasını veya yüksek ısı iletkenliğine sahip epoksi reçineyi benimseyen bir bakır levha yalıtım tabakasıdır. Smd bileşenlerini her iki tarafa da monte edebilir ve yüksek güçlü smd bileşenleri smd'nin kendi soğutucusunu doğrudan metal pcb'ye lehimleyebilir ve ısıyı dağıtmak için metal pcb'deki metal plakayı kullanabilir.

5. Isıtma elemanlarının yerleşimi

Anahtarlamalı güç kaynağındaki ana ısıtma elemanları, yüksek güçlü yarı iletkenler ve bunların radyatörleri, güç dönüştürme transformatörleri ve yüksek güçlü dirençlerdir. Isıtma elemanlarının yerleşimi için temel gereklilik, ısı üretim derecesine göre küçükten büyüğe doğru düzenlenmesidir. Isıl değer ne kadar küçük olursa, anahtarlamalı güç kaynağı hava kanalının rüzgar yönü o kadar yüksek olur ve ısıl değeri büyük olan cihaz egzoza o kadar yakın olur. fan.

Üretim verimliliğini artırmak için, birden çok güç aygıtı genellikle aynı büyük ısı alıcıya sabitlenir. Bu sırada, ısı emici PCB'nin kenarına mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Bununla birlikte, kabuktan veya anahtarlamalı güç kaynağının diğer parçalarından en az 1 cm'den fazla bir mesafe olmalıdır. Bir devre kartı üzerinde birkaç büyük soğutucu varsa, bunlar birbirine ve hava kanalının rüzgar yönüne paralel olmalıdır. Dikey yönde, düşük ısı üretimine sahip cihazlar en alt katmana, büyük ısı üretimine sahip cihazlar ise üst katmanlara yerleştirilmiştir. Isı üreten bileşenler, PCB düzeninde elektrolitik kapasitörler gibi sıcaklığa duyarlı bileşenlerden mümkün olduğunca uzağa yerleştirilmelidir.

Sinda Thermal, profesyonel ve deneyimli bir ısı emici üreticisidir, küresel müşterilere çeşitli ısı emiciler sağlayabiliriz, en rekabetçi fiyat ve yüksek kaliteli ısı emiciler sunabiliriz, herhangi bir termal gereksiniminiz varsa lütfen bizimle serbestçe iletişime geçin.