Fem punkter utvecklar den termiska lösningen för att byta strömförsörjning

Vi vet alla att en stor mängd värme kommer att genereras när strömförsörjningen fungerar. Om värmen inte kan urladdas i tid och hållas på en rimlig nivå, kommer den normala driften av strömförsörjningen att påverkas, och strömförsörjningen kommer att skadas i allvarliga fall. För att förbättra tillförlitligheten hos strömförsörjningen kommer jag att dela med mig av flera specifika kyllösningar för strömförsörjningen idag.

Växlande strömförsörjning har använts i stor utsträckning i olika typer av aktuell elektronisk utrustning, och deras enhetseffekttäthet förbättras ständigt. Hög effekttäthet definieras från 25w/in3 år 1991, 36w/in3 år 1994, 52w/in3 år 1999 och 96w/in3 år 2001. För att förbättra tillförlitligheten hos växlande strömförsörjning är termisk design en viktig och viktig del i utformningen av switchande strömförsörjning.

Om temperaturökningen inuti strömförsörjningen är för hög, kommer det att orsaka fel på temperaturkänsliga halvledarenheter, elektrolytiska kondensatorer och andra komponenter. När temperaturen överstiger ett visst värde ökar felfrekvensen exponentiellt. Statistik visar att tillförlitligheten hos elektroniska komponenter minskar med 10 procent för varje 2 graders temperaturökning; den förväntade livslängden vid en temperaturökning på 50 grader är bara 1/6 av den vid en temperaturökning på 25 grader. Förutom elektrisk stress är temperaturen den viktigaste faktorn som påverkar tillförlitligheten av att byta strömförsörjning. Högfrekventa strömförsörjningar har högeffektsvärmeelement, och temperaturen är en av de viktigaste faktorerna som påverkar deras tillförlitlighet.

En komplett termisk design för switchande strömförsörjning inkluderar två aspekter: den ena är hur man styr värmealstringen av värmekällan; den andra är hur man avleder värmen som genereras av värmekällan, så att temperaturökningen för strömförsörjningen kontrolleras inom det tillåtna intervallet för att säkerställa tillförlitligheten hos strömförsörjningen.

1. Konstruktionen för att styra det värmealstrande värdet

De viktigaste värmekomponenterna i strömförsörjningen är halvledarkopplingsrör, effektdioder, högfrekvenstransformatorer, filterinduktorer, etc. Olika komponenter har olika metoder för att styra värmegenereringen. Kraftröret är en av enheterna med stor värmegenerering i den högfrekventa strömförsörjningen. Att minska sin värmegenerering kan inte bara förbättra tillförlitligheten hos kraftröret, utan också förbättra tillförlitligheten hos strömförsörjningen och förbättra medeltiden mellan fel (MTBF). ). Värmegenereringen av kopplingsröret orsakas av förlusten, och förlusten av kopplingsröret består av två delar: kopplingsprocessens förlust och på-tillståndsförlusten. Därför kan följande åtgärder vidtas för att kontrollera och minska värmen.

1. Minska på-tillståndsförlusten On-state-förlusten kan minskas genom att välja en omkopplare med lågt på-lägesmotstånd.

2. Omkopplingsförlusten orsakas av storleken på grindladdningen och omkopplingstiden. För att minska kopplingsförlusten kan en enhet med snabbare kopplingshastighet och kortare återhämtningstid väljas för att minska kopplingsförlusten.

3. Det är viktigare att minska förlusten genom att utforma bättre kontrollmetoder och buffringsteknik. Till exempel kan soft switching-tekniken minska denna förlust avsevärt.

4. Minska värmealstringen från effektdioden. I allmänhet finns det ingen bättre styrteknik för att minska förlusten av AC-likriktaren och snubberdioden. Förlusten kan minskas genom att välja en högkvalitativ diod.

5. För likriktning av transformatorns sekundärsida kan en effektivare synkron likriktarteknik väljas för att minska förlusten.

6. För förluster som orsakas av högfrekventa magnetiska material, bör hudeffekten undvikas så mycket som möjligt. För påverkan som orsakas av hudeffekten kan metoden att linda flera strängar av tunna emaljerade trådar parallellt användas för att lösa problemet.

2, den termiska utformningen av strömförsörjningen

För att avleda värmen från värmeanordningen så snart som möjligt övervägs värmeavledningsdesignen för omkopplingsströmförsörjningen generellt ur följande aspekter: radiator, kylfläkt, metallkretskort, isolerande värmeledande plåt, etc. I faktisk design är det nödvändigt att heltäckande tillämpa ovanstående metoder för utformningen av strömförsörjningen enligt kundens krav och själva produkten och det bästa kostnadseffektivitetsförhållandet.

1. Kylflänsdesign av halvledarenheter

Eftersom värmen som genereras av halvledarenheter är dominerande vid byte av strömförsörjning, kommer värmen huvudsakligen från påslagning, avstängning och ledningsförluster hos halvledarenheter. När det gäller kretstopologi kan användningen av nollomkopplingstopologi för att generera resonans så att spänningen eller strömmen i kretsen slås på eller av vid nollgenomgång minimera omkopplingsförlusten, men den kan inte helt eliminera förlusten av byta rör, så användningen av värmeavledning Enheten är den vanligaste och huvudsakliga metoden.

Grundläggande principer för val av strömbrytare halvledare kylfläns

(1) Grundläggande grund för val av kylfläns

Valet av kylfläns för krafthalvledarenheter bör övervägas ingående i enlighet med enhetens förbrukade effekt, enhetens termiska resistans från koppling till fall, termisk kontaktresistans och kylmediets temperatur.

(2) Krav på fästkraften mellan enheten och kylflänsen

För att ha god termisk kontakt mellan enheten och kylflänsen efter montering måste den ha en lämplig installationskraft eller installationsmoment. Och i praktiska tillämpningar läggs vanligtvis ett lager av termiskt ledande material mellan enheten och kylflänsen för att förbättra dess värmeöverföringseffektivitet och minska det termiska motståndet mellan de två.

(3) Nominella kylförhållanden för kylaren

Självkylande radiator: omgivningstemperaturen bör helst inte vara högre än 40 grader, radiatorfenorna bör vara anordnade vertikalt under installationen och de övre och nedre ändytorna bör inte blockeras, så att det finns en bra miljö och kanal för naturligt luftkonvektion runt kylaren.

Luftkyld radiator: Inloppsluftens temperatur regleras under 40 grader och vindhastigheten vid inloppsänden är företrädesvis 6 m/s.

Vattenkylningsradiator: inloppsvattentemperaturen är inte högre än 35 grader. Vattenflödet bestäms enligt det totala värmebehovet för värmeavledning och dimensionerande temperaturskillnad mellan inlopps- och utloppsvattnet.

(4) Omfattande övervägande av valet av radiatorer

Valet av radiatorer bör överväga intervallet av värmeavledningskapacitet, kylningsmetod, tekniska parametrar och strukturella egenskaper hos radiatorn. För en enhet endast från de tekniska parametrarna kan det finnas två eller tre radiatorer som kan uppfylla kraven, men det bör kombineras med kylning och installation. , allmän utbytbarhet och ekonomi är heltäckande utvalda.

2. Fläkt naturlig luftkylning och forcerad luftkylning

I själva designprocessen för att byta strömförsörjning används vanligtvis två former av naturlig luftkylning och fläktkylning. Vid installation av den naturliga luftkylda kylflänsen ska kylflänsens blad placeras vertikalt uppåt. Om möjligt kan flera ventilationshål borras runt kylflänsens installationsläge på kretskortet för att underlätta luftkonvektion.

Forcerad luftkylning använder en fläkt för att tvinga luftkonvektion. Därför, i utformningen av luftkanalen, bör den axiella riktningen för kylflänsens blad överensstämma med fläktens utloppsriktning. För att få en bra ventilationseffekt bör enheterna med större värmeavledning ligga närmare Frånluftsfläkt, vid frånluftsfläkt visas kylflänsens termiska motstånd i tabellen nedan:

4. Metall PCB

Med miniatyriseringen av växlande strömförsörjning används ytmonterade komponenter i stor utsträckning i faktiska produkter, och det är svårt att installera kylflänsar på kraftenheter för närvarande. För att lösa detta problem används metall-PCB för närvarande huvudsakligen som bärare av kraftenheter, främst inklusive aluminiumbaserade kopparklädda laminat och järnbaserade kopparklädda laminat. Det finns en annan kopparkärna PCB. Det mellersta lagret av substratet är ett isoleringsskikt av kopparplåt, som antar ett bindningsark av epoxiglasfiberduk med hög värmeledningsförmåga eller ett epoxiharts med hög värmeledningsförmåga. Den kan montera smd-komponenter på båda sidor, och högeffekts smd-komponenter kan lödas in smd:ns egen kylfläns direkt på metallkretskortet och använd metallplattan i metallkretskortet för att avleda värme.

5. Layout av värmeelement

Huvudvärmeelementen i strömförsörjningen är högeffektshalvledare och deras radiatorer, kraftomvandlingstransformatorer och högeffektmotstånd. Det grundläggande kravet för utformningen av värmeelementen är att arrangera dem från små till stora efter graden av värmeutveckling. Ju mindre värmevärde, desto högre vindriktning för strömförsörjningsluftkanalen, desto närmare enheten med det högre värmevärdet från utblåset. fläkt.

För att förbättra produktionseffektiviteten monteras ofta flera kraftenheter på samma stora kylfläns. Vid denna tidpunkt bör kylflänsen placeras så nära kanten av PCB som möjligt. Det bör dock finnas minst ett avstånd på mer än 1 cm från skalet eller andra delar av strömförsörjningen. Om det finns flera stora kylflänsar på ett kretskort bör de vara parallella med varandra och parallella med luftkanalens vindriktning. I vertikal riktning är anordningar med låg värmealstring anordnade i det lägsta skiktet och anordningar med stor värmealstring i högre skikt. Värmealstrande komponenter bör placeras så långt bort som möjligt från temperaturkänsliga komponenter, såsom elektrolytiska kondensatorer, på PCB-layouten.

Sinda Thermal är en professionell och erfaren kylflänstillverkare, vi kan tillhandahålla varianter av kylflänsar till globala kunder, vi kan erbjuda det mest konkurrenskraftiga priset och kylflänsar av hög kvalitet, kontakta oss fritt om du har några termiska krav.