Beskrivning av kraftmodulens värmeavledningsläge
Det finns tre värmeavledningsmetoder för kraftmoduler: konvektion, ledning och strålning. I praktiska tillämpningar använder de flesta konvektion som den huvudsakliga värmeavledningsmetoden. Om konstruktionen är lämplig, tillsammans med de två värmeavledningsmetoderna för ledning och strålning, maximeras effekten. Men om designen är felaktig kommer det att orsaka negativa effekter. Därför, när man utformar en kraftmodul, har design av ett värmeavledningssystem blivit en viktig länk.
1. Konvektionskylningsmetod
Konvektionsvärmeavledning avser överföring av värme genom den flytande medelluften för att uppnå värmeavledningseffekten. Det är vår vanliga värmeavledningsmetod. Konvektionsmetoder är i allmänhet indelade i två typer, påtvingad konvektion och naturlig konvektion. Forcerad konvektion avser överföring av värme från värmeobjektets yta till den flödande luften, och naturlig konvektion avser överföring av värme från värmeobjektets yta till den omgivande luften vid lägre temperatur. Fördelarna med att använda naturlig konvektion är enkel implementering, låg kostnad, inget behov av en extern kylfläkt och hög tillförlitlighet. För att tvingad konvektion att nå substrattemperaturen för normal användning kräver det en större kylfläns och tar upp utrymme.
Var uppmärksam på utformningen av naturlig konvektionsradiator. Om den horisontella radiatorn har dålig värmeavledningseffekt bör radiatorns yta ökas på lämpligt sätt eller tvingad konvektion att avleda värme när den installeras horisontellt.
2. Avledningsvärmeavledningsmetod
När kraftmodulen används måste värmen på substratet ledas till den avlägsna värmeavledningsytan genom det värmeledande elementet, så att substratets temperatur blir lika med summan av temperaturen på den värmeavledningande ytan, temperaturökningen av det värmeledande elementet och temperaturökningen för de två kontaktytorna.
På så sätt kan värmeenergin volymas ut i ett effektivt utrymme för att säkerställa att komponenterna kan fungera normalt. Värmebeständigheten hos ett termiskt element är direkt proportionell mot längden och omvänt proportionell mot dess tvärsnittsområde och värmeledningsförmåga. Om installationsutrymmet och kostnaden inte beaktas bör radiatorn med minsta värmebeständighet användas. Eftersom strömförsörjningens substrattemperatur sjunker lite, kommer medeltiden mellan fel att förbättras avsevärt, strömförsörjningens stabilitet förbättras och livslängden blir längre.
Temperatur är en viktig faktor som påverkar strömförsörjningens prestanda, så när du väljer en radiator bör du fokusera på dess tillverkningsmaterial. I praktiska tillämpningar leds värmen som genereras av modulen från substratet till kylflänsen eller värmeledande elementet. Det kommer dock att finnas en temperaturskillnad på kontaktytan mellan kraftsubstratet och det värmeledande elementet, och denna temperaturskillnad måste kontrolleras.
Substratets temperatur bör vara summan av kontaktytans temperaturökning och temperaturen på värmeledande elementet. Om det inte kontrolleras kommer kontaktytans temperaturökning att vara särskilt betydande. Därför bör kontaktytans yta vara så stor som möjligt, och kontaktytans jämnhet bör vara inom 5 mil, det vill säga inom 0,005 tum.
För att eliminera ojämnheten på ytan bör kontaktytan fyllas med värmeledningslim eller termisk pad. Efter lämpliga åtgärder kan kontaktytans termiska motstånd minskas till under 0,1 °C/W. Endast genom att minska värmeavledning och värmebeständighet eller strömförbrukning kan temperaturökningen minskas. Strömförsörjningens maximala uteffekt är relaterad till applikationsmiljöns temperatur. De faktorer som påverkar omfattar i allmänhet: effektförlust, termisk resistans och maximal strömförsörjningsfallstemperatur. Strömförsörjning med hög effektivitet och bättre värmeavledning kommer att ha en lägre temperaturökning, och deras användbara temperatur kommer att ha en marginal vid den nominella uteffekten. Strömförsörjning med lägre effektivitet eller dålig värmeavledning kommer att ha en högre temperaturökning eftersom de kräver luftkylning eller behöver derkillas för användning.
3. Strålningsvärmeavledningsmetod
Strålningsvärmeavledning är den successiva strålningsöverföring av värme som uppstår när två gränssnitt med olika temperaturer möter varandra. Strålningens inverkan på temperaturen hos ett enda objekt beror på många faktorer, såsom temperaturskillnaden hos olika komponenter, komponenternas utsida, komponenternas position och avståndet mellan dem. I praktiska tillämpningar är dessa faktorer svåra att kvantifiera, och i kombination med påverkan av den omgivande miljöns eget strålande energiutbyte är det svårt att exakt beräkna strålningens röriga effekter på temperaturen.
I praktiska tillämpningar är det omöjligt för en strömförsörjning att använda strålningsvärmeavledning ensam, eftersom denna metod i allmänhet bara kan avleda 10% eller mindre av den totala värmen. Det används vanligtvis som ett hjälpmedel för huvudvärmeavledningsmetoden och beaktas i allmänhet inte i termisk design. Dess effekt på temperaturen. I strömförsörjningens arbetstillstånd är dess temperatur i allmänhet högre än temperaturen i utomhusmiljön, och strålningsöverföringen hjälper den totala värmeavledning. Men under speciella omständigheter, värmekällor nära strömförsörjningen, såsom högeffektmotstånd, enhetsbrädor etc., kommer strålningen från dessa föremål att orsaka att strömförsörjningsmodulens temperatur stiger.
