Güç kaynağının termal tasarımı
Güç modülünün termal sorunu modülün güvenilirliğine ciddi şekilde zarar verecek ve ürünün arıza oranı katlanarak artacaktır. Güç modülü ısınırsa ne yapmalıyım? Modül termal tasarımı açısından, bu makale size çeşitli düşük sıcaklık artışı, yüksek güvenilirlikli güç kaynağı tasarımı ve uygulama çözümlerini tanıtır.
Yüksek sıcaklık, yüksek güç yoğunluğuna sahip güç modüllerinin güvenilirliği üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Yüksek sıcaklık, elektrolitik kapasitörlerin ömrünün azalmasına, transformatör emaye tellerinin yalıtım özelliklerinin, transistör hasarının, malzemenin termal yaşlanmasının, düşük erime noktalı kaynak çatlamalarının, lehim bağlantılarının düşmesine ve cihazlar arasındaki mekanik stresin artmasına neden olacaktır. İstatistikler, elektronik bileşenlerin sıcaklığındaki her 2°C'lik artış için güvenilirliğin %10 azaldığını göstermektedir.
Termal çözümler nasıl tasarlanır?
Devre yapısından ve bileşenlerinden kaynaklanan kayıpları azaltın: daha iyi kontrol yöntemleri ve teknolojilerinin benimsenmesi, yüksek frekanslı yumuşak anahtarlama teknolojisi, faz kaydırmalı kontrol teknolojisi, senkron düzeltme teknolojisi vb. ısıtma bileşenlerinin sayısı, Güç kaynağının verimliliğini artırmak için kalın baskılı çizginin genişliğini artırın;
Bileşenlerin paketlenmesi, bileşenlerin sıcaklık artışı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Örneğin, teknolojideki farklılık nedeniyle, DFN paketli MOS tüpünün ısıyı dağıtması DPAK (TO252) paketli MOS tüpüne göre daha kolaydır. Aynı kayıp koşulları altında, birincisinin sıcaklık artışı nispeten küçük olacaktır. Genel olarak, paketin direnci ne kadar büyük olursa, nominal güç o kadar yüksek olur ve aynı kayıp koşulları altında, yüzey sıcaklığı artışı daha küçük olacaktır.
Bazen devre parametreleri ve performansı normal gibi görünse de aslında gizli büyük problemler var. Şekil 3'te gösterildiği gibi, belirli bir devrenin temel performansı ile ilgili bir sorun yoktur, ancak oda sıcaklığında, bir kızılötesi termal görüntüleyici ile ölçüldüğünde MOS tüpünün sürücü direncinin yüzey sıcaklığı 95.2°C'ye ulaştı. Uzun süreli çalışma veya yüksek sıcaklık ortamında, direnç yanması ve modül hasarı sorunlarının oluşması çok kolaydır. Devre parametreleri ayarlanarak direncin omik ısı kaybı azaltılır ve direnç paketi 0603'ten 0805'e değiştirilir, bu da yüzey sıcaklığını büyük ölçüde azaltır.
PCB tasarımı optimize edilmiş termal tasarım
PCB'nin bakır yüzeyinin alanı, bakır kabuğun kalınlığı, kartın malzemesi ve PCB katmanlarının sayısı, tümü modülün ısı dağılımını etkiler. Yaygın olarak kullanılan FR4 kartı (epoksi reçine) iyi bir termal iletkenlik malzemesidir ve PCB üzerindeki bileşenlerin ısısı PCB aracılığıyla dağıtılabilir. Özel uygulamalarda, alüminyum altlıklar veya seramik altlıklar gibi daha düşük ısıl dirençli plakalar da vardır.
PCB'nin yerleşimi ve yerleşimi, modülün ısı dağılımını da dikkate almalıdır:
Büyük ısı üretimine sahip bileşenler, istif düzeninden kaçınmalı ve ısıyı kart üzerinde eşit olarak dağıtmaya çalışmalıdır;
Isıya duyarlı bileşenler özellikle ısı kaynaklarından uzak tutulmalıdır;
Gerektiğinde çok katmanlı PCB kullanın;
Güç elemanının arkası, ısıyı dağıtmak için bir bakır düzlem ile kaplanmıştır ve"sıcak delikler" PCB'nin bir tarafından diğerine ısı aktarmak için.
Daha etkili ısı yayma teknolojisi kullanın: Radyatörler, hava soğutması (doğal konveksiyon ve cebri hava soğutması), sıvı soğutma (su, yağ), termoelektrik soğutma, ısı boruları dahil olmak üzere ısıyı aktarmak için iletim, radyasyon ve konveksiyon teknolojisini kullanın. vesaire. .
Termal tasarımda şunlara da dikkat etmelisiniz:
Geniş voltaj girişli güç modülleri için, yüksek voltaj girişi ve düşük voltaj girişinin ısıtma noktaları ve ısı dağılımı tamamen farklıdır ve kapsamlı bir değerlendirme gereklidir. Kısa devre koruması sırasında ısıtma noktası ve ısı dağılımı da değerlendirilmelidir;
Saksı güç modüllerinde, saksı yapıştırıcısı iyi termal iletkenliğe sahip bir malzemedir. Modülün iç bileşenlerinin yüzey sıcaklığı artışı daha da azalacaktır.
Yukarıda belirtilen güç kaynağı termal tasarım tekniklerine ek olarak, yüksek performanslı yalıtılmış DC-DC güç modülleri de doğrudan seçilebilir, bu da sistem için hızlı bir şekilde oldukça güvenilir bir güç kaynağı yalıtım çözümü sağlayabilir. Yaklaşık 20 yıllık güç kaynağı tasarım deneyiminin birikimine dayanarak, ZHIYUAN Electronics, tüm çalışma koşullarının ihtiyaçlarını karşılamak için tüm çalışma koşulları için P serisi optimize edilmiş sabit voltajlı DC-DC güç kaynakları oluşturmak için bağımsız olarak bağımsız güç kaynağı IC'leri geliştirdi ve tasarladı. koşullar ve kullanıcılara istikrarlı ve yüksek kaliteli güç kaynağı çözümleri planı sunar. Geleneksel çözümlerle karşılaştırıldığında, ZHIYUAN Electronics'in otonom güç kaynağı IC, kısa devre koruması ve aşırı sıcaklık koruması gibi koruma işlevlerini entegre eder. Daha yüksek entegrasyon ve güvenilirliğe sahip olup, tüm çalışma koşullarında yüksek verimli ve istikrarlı güç kaynağı sağlar ve kullanıcılara I/O ve iletişim sağlayabilir. İzolasyon gibi uygulamalar, standart ve güvenilir güç kaynağı çözümleri sunar.
