Три ефективни метода за разсейване на топлината на силови модули
Има три основни метода за пренос на енергия от силов модул от зона с висока температура към зона с ниска температура: радиация, предаване и конвекция.
Радиация: електромагнитно индукционно предаване на топлина, генерирана между два блока с различни температури.
Пренос: Пренос на генериране на топлина през твърда среда.
Конвекция: Пренос на топлина през течна среда (газ).
В различни специфични приложения и трите метода на пренос на топлина често имат различни нива на ефект. В повечето приложения конвекцията е най-критичният метод за пренос на топлина. Ако се добавят другите два метода за разсейване на топлината, действителният ефект ще бъде по-добър. Въпреки това, в някои ситуации тези два метода могат да имат и обратен ефект. Ето защо, когато се проектира висококачествена система за разсейване на топлината, и трите метода за пренос на топлина се обмислят внимателно.
захранващ модул
1, източник на радиация, разсейване на топлината
Когато две интерфейси с различни температури са изправени един срещу друг, това ще предизвика непрекъснато излъчване на топлина.
Крайното влияние на радиацията върху температурата на определени блокове се определя от много фактори: температурната разлика на различните компоненти, ориентацията на свързаните компоненти, гладкостта на повърхността на компонентите и тяхното взаимно разстояние и т.н. Защото няма как за количествен анализ на този елемент, плюс влиянието на собствения обмен на радиационна кинетична енергия на околната среда', е много сложно да се измери вредата от радиацията върху температурата и е трудно да се изчисли точно.
При специфичното приложение на модула за управление на превключвателя на мощността е малко вероятно да се разчита единствено на разсейване на лъчиста топлина като метод за охлаждане на преобразувателя. В повечето случаи лъчистият източник разсейва само 10% или по-малко от общото генериране на топлина. Следователно лъчистата топлина обикновено се използва само като спомагателен метод в допълнение към основния метод за разсейване на топлината и обикновено не се взема предвид в плана за топлинен дизайн. Влиянието на температурата на захранващия модул. В специфични приложения температурата на общия модул за управление на преобразувателя е по-висока от естествената температура на околната среда. Следователно преносът на лъчиста кинетична енергия е благоприятен за разсейване на топлината. Въпреки това, при някои условия, температурата на някои източници на топлина (платки на електронни устройства, резистори с висока мощност и т.н.) около контролния модул е по-висока от температурата на захранващия модул и излъчваната топлина на тези обекти ще увеличи температурата на контролния модул.
В плана за проектиране на разсейване на топлината относителните позиции на периферните компоненти на модула за управление на преобразувателя трябва да бъдат подредени научно според влиянието, което топлинното излъчване ще причини. Когато горещите компоненти са близо до модула за управление на преобразувателя, за да се отслаби нагревателният ефект на източника на лъчение, тънките ребра на топлоизолационната плоча трябва да се вмъкнат между контролния модул и горещите компоненти.
2, разсейване на топлината при предаване
В много приложения топлината, генерирана върху субстрата на захранващия модул, трябва да бъде прехвърлена към дълга повърхност за разсейване на топлина чрез компоненти за топлопредаване. По този начин температурата на субстрата на захранващия модул ще бъде еквивалентна на сумата от температурата на повърхността за разсейване на топлината, температурата на компонентите за пренос на топлина и температурата на двете повърхности. Топлинното съпротивление на топлопреносните компоненти е пропорционално на дължината L между двете и обратно пропорционално на площта на напречното сечение и скоростта на топлопреминаване между двете. Използването на подходящи суровини и площи на напречното сечение също може ефективно да намали термичното съпротивление на компонентите за топлопренасяне. Когато са разрешени място за монтаж и цена, трябва да се използва радиатор с най-малко топлинно съпротивление. Трябва да се има предвид, че ако температурата на основата на захранващия модул се понижи леко, средното време между отказите (MTBF) ще се увеличи значително.
Суровините за производството на радиатори са ключов елемент, който влияе върху ефективността, така че трябва да обърнете внимание на много аспекти при избора. В повечето приложения топлината, генерирана от захранващия модул, ще се прехвърля от основата към радиатора или компонентите за топлопренасяне. Въпреки това ще има температурна разлика на повърхността между субстрата на захранващия модул и компонентите за топлопренасяне. Този тип температурна разлика трябва да се контролира. Термичното съпротивление е свързано последователно в контура за управление на разсейването на топлината. Температурата на основата трябва да бъде температурата на повърхността и топлопреносните компоненти. Сумата от температурата. Ако не се контролира, повишаването на температурата на повърхността ще бъде много очевидно. Общата повърхност трябва да бъде възможно най-голяма, а гладкостта на повърхността трябва да бъде в рамките на 5 mils (0,005 фута). За да премахнете по-добре неравностите на повърхността, можете да запълните повърхността с топлопроводимо лепило или топлообменна подложка. ) След предприемане на подходящи мерки за противодействие, повърхностното термично съпротивление може да бъде намалено до под 0,1 ℃/W. Само чрез намаляване на термичното съпротивление на разсейване на топлина (RTH) или намаляване на консумацията на енергия (Ploss) може да се намали температурата и да се увеличи TAmax. Максималната мощност на импулсното захранване е свързана с температурата на сцената на приложение. Основните параметри, които влияят на загубата на изходна мощност Ploss, термичното съпротивление RTH и най-високото импулсно захранване. Температура на случая TC. Импулсното захранване с висока ефективност и най-добро разсейване на топлината ще има по-ниска температура. Когато се изведе номиналната изходна мощност, тяхната използваема температура ще бъде пределна. Температурата на импулсно захранване с по-ниска ефективност или слабо разсейване на топлината ще бъде по-висока. Те трябва да са с въздушно охлаждане или приложения с намалени характеристики.
3, конвекционно разсейване на топлината
Конвективното разсейване на топлината е най-често използваният метод за разсейване на топлината за преобразуватели на енергия Aipu. Конвекцията обикновено се разделя на естествена и принудителна конвекция. Преносът на топлина от повърхността на горещия блок към околния статичен газ при по-ниска температура се нарича естествена конвекция; пренасянето на топлина от повърхността на горещия блок към течния газ се нарича принудителна конвекция.
Предимствата на естествената конвекция са, че е много лесна за изпълнение, не изисква електрически вентилатори, ниска цена и висока надеждност при разсейване на топлината. Въпреки това, за разлика от принудителната конвекция, за да се постигне същата температура на основата, е необходим голям радиатор.
Дизайнът на радиатора с естествена конвекция също трябва да обърне внимание на следното:
Обикновено за радиаторите са дадени само основните параметри на вертикалните радиатори. Действителният ефект на разсейване на топлината на хоризонталния радиатор е слаб. Ако е необходимо хоризонтално монтиране, площта на радиатора трябва да се увеличи по подходящ начин, като може да се използва и принудително конвективно разсейване на топлината.
