Vanligt använda termiska lösningar för elektronisk kraftutrustning
Modern kraftelektronik utvecklas snabbt mot hög integration, högdensitetsmontering och hög drifthastighet. Som kärnan i kraftelektronisk utrustning arbetar chippet snabbare och snabbare, förbrukar mer och mer ström och avger mer och mer värme. Om enhetens värmeavledningskapacitet inte är stark, kommer effektförlusten att orsaka temperaturökning av chipets aktiva område och kopplingstemperaturen i enheten.
Felfrekvensen för komponenter har ett exponentiellt samband med deras korsningstemperatur, och prestandan minskar med ökningen av korsningstemperaturen. Felfrekvensen ökar med två gånger för varje 10 graders ökning av komponenternas arbetstemperatur.
Därför, för att förbättra arbetsprestanda och tillförlitlighet hos kraftelektronisk utrustning, är det mer nödvändigt och brådskande att utföra rimlig termisk design för elektronisk utrustning och vidta rimliga externa värmeavledningsåtgärder. För närvarande inkluderar de vanliga värmeavledningsteknikerna för kraftelektronisk utrustning luftkylning, vätskekylning, värmerörsteknik, etc.
Luftkylning:
Att använda luftkyld kylfläns för att kyla elektroniska chips är den enklaste, mest direkta och billigaste värmeavledningsmetoden. Generellt sett används luftkylnings- eller forcerad luftkylningsteknik mest i enheter eller elektronisk utrustning med låg eller medelhög strömförbrukning. För närvarande används avancerade fläktar och optimerade kylflänsar med stor yta. Kylkapaciteten för luftkylningsteknik kan nå 50W · cm-2. Principen för luftkyld kylfläns är mycket enkel: värmen som avleds av chipet överförs till metallbasen genom bindningsmaterial, och sedan till kylflänsen, Värme avleds i luften genom naturlig konvektion eller forcerad konvektion. Konduktion och konvektion är två huvudsakliga värmeöverföringsmetoder. För att överföra värmen som avleds av chipet till den atmosfäriska miljön under de tillåtna temperaturförhållandena, kan följande metoder användas för att stärka lednings- och konvektionsvärmekylning.
Vätskekylning:
Vätskekylning kallas även vattenkylning. Dess kyleffektivitet är hög, dess värmeledningsförmåga är mer än 20 gånger högre än traditionell luftkylning, och det finns inget högt ljud från luftkylning, vilket bättre kan lösa problemen med kylning och bullerreduktion. Vätskekylanordningen kan grovt delas upp i fyra delar: mikrovattenpump, cirkulationsrör, värmeabsorptionslåda och kylfläns. Principen för vattenkylning av värmeavledning är mycket enkel. Vattenkylningsvärmeavledning är en sluten vätskecirkulationsanordning, genom kraften som genereras av pumpen främjas vätskecirkulationen i det slutna systemet, och värmen som genereras av chipet som absorberas av värmeabsorptionslådan förs till värmeavledningsanordningen med större yta för värmeavledning genom vätskecirkulationen. Den kylda vätskan återgår till värmeabsorptionsutrustningen för kontinuerlig cirkulerande kylning.
Heatpipe-teknik:
Heatpipe är ett värmeväxlarelement med hög värmeöverföringseffektivitet. Värmeöverföringen mellan kalla och varma vätskor kopplas till fasändringsprocessen av förångning och kondensering av arbetsmedium i värmeröret. Dess ekvivalenta värmeledningsförmåga kan nå 103 ~ 104 gånger den för metall. Jämfört med traditionell värmeavledningsutrustning behöver värmeröret inte förbruka ström, har liten utrymmesstorlek och hög kylkapacitet, värmeöverföringen per ytenhet är hög. Som ett effektivt värmeledande element är värmeröret lämpligt för värmeavledning under högt värmeflöde och kan användas för elektroniska komponenter för att erhålla hög värmeexport. För närvarande har den maximala värmeavledningseffekten för den kända värmerörsradiatorn för värmeavledning av elektroniska komponenter med hög effekt nått 200W · cm-2.
Olika värmekylningslösningar har olika fördelar och nackdelar. I praktisk tillämpning måste diversifierade värmeavledningsmetoder väljas enligt behoven hos kraftutrustning. Endast på detta sätt kan den elektroniska utrustningen ge fullt spel åt sin maximala prestanda och stabila livslängd.
