Güç modüllerinin ısı dağılımı için üç etkili yöntem
Yüksek sıcaklık alanından düşük sıcaklık alanına güç modülü enerji transferi için üç temel yöntem vardır: radyasyon, iletim ve konveksiyon.
Radyasyon: Farklı sıcaklıklardaki iki blok arasında üretilen ısının elektromanyetik indüksiyon transferi.
İletim: Katı bir ortamda ısı transferi.
Konveksiyon: akışkan ortam (gaz) yoluyla ısı transferi
Çeşitli özel uygulamalarda, her üç ısı transferi yöntemi de genellikle farklı etki seviyelerine sahiptir. Çoğu uygulamada, konveksiyon en kritik ısı transferi yöntemidir. Diğer iki ısı dağıtma yöntemi eklenirse, gerçek etki daha iyi olacaktır. Ancak bazı durumlarda bu iki yöntemin de ters etkileri olabilir. Bu nedenle, yüksek kaliteli bir ısı yayma sistemi tasarlarken, her üç ısı transfer yöntemi de dikkatlice düşünülmelidir.
Güç modülü
1. Radyasyon kaynaklı ısı dağılımı
Farklı sıcaklıklardaki iki arayüz karşı karşıya geldiğinde, sürekli radyasyon ısı transferine neden olur.
Radyasyonun belirli nesnelerin sıcaklığı üzerindeki son etkisi birçok faktör tarafından belirlenir: çeşitli bileşenlerin sıcaklık farkı, ilgili bileşenlerin yönü, bileşenlerin yüzeyinin düzgünlüğü ve aralarındaki mesafe. Bu elementi nicel olarak analiz etmenin bir yolu olmadığı için, ayrıca çevredeki ortamın' kendi ışınımsal kinetik enerji değişiminin etkisi olmadığından, radyasyonun sıcaklığa verdiği zararı ölçmek çok karmaşıktır ve doğru bir şekilde belirlemek zordur. hesaplamak.
Anahtarlamalı güç kaynağı dönüştürücü kontrol modülünün özel uygulamasında, dönüştürücünün soğutma yöntemi olarak yalnızca radyan ısı dağılımına güvenmek olası değildir. Çoğu durumda, radyan kaynak toplam ısı üretiminin yalnızca %10'unu veya daha azını yayar. Bu nedenle, radyan ısı genellikle temel ısı dağıtma yöntemine ek olarak yalnızca yardımcı bir yöntem olarak kullanılır ve genellikle termal tasarım planında dikkate alınmaz.
Güç kaynağı modülünün sıcaklığının etkisi. Özel uygulamalarda, genel dönüştürücü kontrol modülünün sıcaklığı, doğal ortam sıcaklığından daha yüksektir.
Bu nedenle, radyan kinetik enerji transferi ısı dağılımına elverişlidir. Ancak bazı koşullar altında kontrol modülünün etrafındaki bazı ısı kaynaklarının (elektronik cihaz kartları, yüksek güçlü dirençler vb.) sıcaklığı güç modülünün sıcaklığından daha yüksektir ve bu nesnelerin radyan ısısı sıcaklığı artıracaktır. kontrol modülünün.
Isı yayılımı tasarım planında, dönüştürücü kontrol modülünün çevresel bileşenlerinin göreceli konumları, ısı radyasyonunun neden olacağı etkiye göre bilimsel olarak düzenlenmelidir. Sıcak bileşenler dönüştürücü kontrol modülüne yakın olduğunda, radyasyon kaynağının ısıtma etkisini zayıflatmak için ısı yalıtım levhasının ince kanatları kontrol modülü ile sıcak bileşenler arasına yerleştirilmelidir.
2. İletim ısı dağılımı
Birçok uygulamada, güç modülü alt tabakasında üretilen ısı, ısı transfer bileşenleri aracılığıyla uzun bir ısı yayma yüzeyine aktarılmalıdır. Bu şekilde, güç modülü alt tabakasının sıcaklığı, ısı yayma yüzeyinin sıcaklığının, ısı transfer bileşenlerinin sıcaklığının ve her iki yüzeyin sıcaklığının toplamına eşdeğer olacaktır. Isı transfer bileşenlerinin termal direnci, ikisi arasındaki uzunluk L ile orantılı ve ikisi arasındaki kesit alanı ve ısı transfer hızı ile ters orantılıdır. Uygun hammaddelerin ve kesit alanlarının kullanılması, ısı transfer bileşenlerinin termal direncini de etkili bir şekilde azaltabilir. Montaj alanı ve maliyetine izin verildiğinde ısıl direnci en az olan radyatör kullanılmalıdır. Güç modülünün alt tabaka sıcaklığı biraz düşerse, arızalar arasındaki ortalama sürenin (MTBF) önemli ölçüde artacağı unutulmamalıdır.
Soğutucuların üretimi için kullanılan hammaddeler verimliliği etkileyen kilit bir unsurdur, bu nedenle seçim yaparken birçok hususa dikkat etmelisiniz. Çoğu uygulamada, güç modülü tarafından üretilen ısı, alt tabakadan ısı emiciye veya ısı transfer bileşenlerine aktarılacaktır. Ancak, güç modülü alt tabakası ile ısı transfer bileşenleri arasında yüzeyde bir sıcaklık farkı olacaktır. Bu tip sıcaklık farkı kontrol edilmelidir. Termal direnç, ısı dağılımı kontrol döngüsünde seri olarak bağlanır. Alt tabakanın sıcaklığı, yüzey sıcaklığı ve ısı transfer bileşenleri olmalıdır. Sıcaklığın toplamı. Kontrol edilmezse, yüzeyin sıcaklık artışı çok belirgin olacaktır. Toplam yüzey alanı mümkün olduğu kadar geniş olmalı ve yüzeyin düzgünlüğü 5 mil (0,005 fit) dahilinde olmalıdır. Yüzeydeki pürüzleri daha iyi gidermek için yüzeyi termal iletken yapıştırıcı veya ısı transfer pedi ile doldurabilirsiniz. ) Uygun önlemler alındıktan sonra yüzey ısıl direnci 0,1 ℃/W'nin altına düşürülebilir. Yalnızca ısı dağılımı termal direncini (RTH) azaltarak veya güç tüketimini (Ploss) azaltarak sıcaklık düşürülebilir ve TAmax artırılabilir. Anahtarlamalı güç kaynağının maksimum gücü, uygulama sahnesinin sıcaklığı ile ilgilidir. Çıkış güç kaybını etkileyen ana parametreler Ploss, termal direnç RTH ve en yüksek anahtarlama güç kaynağı Kasa sıcaklığı TC. Yüksek verimliliğe ve en iyi ısı dağılımına sahip anahtarlamalı güç kaynağı, daha düşük bir sıcaklığa sahip olacaktır. Nominal çıkış gücü çıkışında, mevcut sıcaklık marjları. Daha düşük verimliliğe veya zayıf ısı yayılımına sahip bir anahtarlamalı güç kaynağının sıcaklığı daha yüksek olacaktır. Uygulama için hava soğutmalı veya azaltılmış olmalıdırlar.
3. Konveksiyon ısı dağılımı
Konveksiyonlu ısı dağılımı, Epson güç dönüştürücüleri için en yaygın olarak kullanılan ısı dağıtma yöntemidir. Konveksiyon genellikle iki türe ayrılır: doğal konveksiyon ve zorlanmış konveksiyon. Sıcak bloğun yüzeyinden çevredeki statik gaza daha düşük sıcaklıktaki ısı transferine doğal konveksiyon denir; Sıcak bloğun yüzeyinden sıvı gaza ısı transferine zorlanmış konveksiyon denir.
Doğal konveksiyonun avantajları, uygulanmasının çok kolay olması, elektrikli fan gerektirmemesi, maliyetinin düşük olması ve ısı yayılımında yüksek güvenilirliğe sahip olmasıdır. Bununla birlikte, zorlanmış taşınımın aksine, aynı alt tabaka sıcaklığını elde etmek için büyük bir ısı alıcısı gereklidir.
Doğal konveksiyon radyatörünün tasarımı ayrıca aşağıdakilere dikkat etmelidir:
Genel olarak, soğutucu için yalnızca dikey soğutucunun ana parametreleri verilir. Yatay soğutucunun gerçek ısı yayma etkisi zayıftır. Yatay montaj isteniyorsa radyatör alanı uygun şekilde büyütülmeli ve cebri konveksiyon ısı dağılımı da kullanılabilir.
