Tre effektiva metoder för värmeavledning av effektmoduler
Det finns tre grundläggande metoder för energiöverföring av kraftmoduler från högtemperaturområde till lågtemperaturområde: strålning, transmission och konvektion.
Strålning: Den elektromagnetiska induktionsöverföringen av värme som genereras mellan två block med olika temperaturer.
Överföring: Överföring av värme genom ett fast medium.
Konvektion: värmeöverföring genom flytande medium (gas)
I en mängd olika tillämpningar har alla tre metoderna för värmeöverföring ofta olika effektnivåer. I de flesta applikationer är konvektion den mest kritiska värmeöverföringsmetoden. Om de andra två värmeavledningsmetoderna läggs till blir den faktiska effekten bättre. Men i vissa situationer kan dessa två metoder också ha kontraproduktiva effekter. Därför, när man designar ett högkvalitativt värmeavledningssystem, bör alla tre värmeöverföringsmetoderna noggrant övervägas.
Strömmodul
1. Strålningskällans värmeavledning
När två gränssnitt med olika temperaturer möter varandra kommer det att orsaka kontinuerlig strålningsöverföring av värme.
Det slutliga inflytandet av strålning på temperaturen hos vissa föremål bestäms av många faktorer: temperaturskillnaden mellan olika komponenter, orienteringen av relaterade komponenter, jämnheten hos komponenternas yta och avståndet mellan dem. Eftersom det inte finns något sätt att kvantitativt analysera detta element, plus påverkan av den omgivande miljön's eget radiativa kinetiska energiutbyte, är det mycket komplicerat att mäta strålningens skada på temperaturen, och det är svårt att exakt Beräkna.
I den specifika tillämpningen av omvandlarens styrmodul för strömförsörjning är det osannolikt att den enbart förlitar sig på strålningsvärmeavledning som omvandlarens kylningsmetod. I de flesta fall avleder strålningskällan endast 10 % eller mindre av den totala värmegenereringen. Därför används strålningsvärme i allmänhet endast som en hjälpmetod utöver nyckelvärmeavledningsmetoden, och den beaktas i allmänhet inte i den termiska designplanen.
Påverkan av strömförsörjningsmodulens temperatur. I specifika tillämpningar är temperaturen på den allmänna omvandlarens styrmodul högre än den naturliga omgivningstemperaturen.
Därför bidrar den strålande kinetiska energiöverföringen till värmeavledning. Men under vissa förhållanden är temperaturen på vissa värmekällor (kort för elektroniska enheter, högeffektmotstånd, etc.) runt styrmodulen högre än temperaturen på effektmodulen, och strålningsvärmen från dessa objekt kommer att öka temperaturen av kontrollmodulen.
I designplanen för värmeavledning bör de relativa positionerna för de perifera komponenterna i omvandlarens styrmodul ordnas vetenskapligt i enlighet med den påverkan som värmestrålningen kommer att orsaka. När de heta komponenterna är nära omvandlarens styrmodul, för att försvaga strålningskällans värmeeffekt, bör de tunna flänsarna på värmeisoleringskortet sättas in mellan styrmodulen och de varma komponenterna.
2. Transmissionens värmeavledning
I många tillämpningar måste värmen som genereras på kraftmodulens substrat överföras till en lång värmeavledningsyta genom värmeöverföringskomponenter. På så sätt kommer temperaturen på effektmodulsubstratet att vara ekvivalent med summan av temperaturen på värmeavledningsytan, temperaturen på värmeöverföringskomponenterna och temperaturen på båda ytorna. Värmemotståndet hos värmeöverföringskomponenterna är proportionell mot längden L mellan de två, och omvänt proportionell mot tvärsnittsarean och värmeöverföringshastigheten mellan de två. Användningen av lämpliga råmaterial och tvärsnittsareor kan också effektivt minska värmeöverföringskomponenternas termiska motstånd. När installationsutrymme och kostnad tillåts bör radiatorn med minst termiskt motstånd användas. Man bör komma ihåg att om substrattemperaturen på effektmodulen minskar något, kommer medeltiden mellan fel (MTBF) att öka avsevärt.
Råvarorna för tillverkning av kylflänsar är en nyckelfaktor som påverkar effektiviteten, så du måste vara uppmärksam på många aspekter när du väljer. I de flesta applikationer kommer värmen som genereras av kraftmodulen att överföras från substratet till kylflänsen eller värmeöverföringskomponenterna. Det kommer dock att finnas en temperaturskillnad på ytan mellan kraftmodulens substrat och värmeöverföringskomponenterna. Denna typ av temperaturskillnad måste kontrolleras. Det termiska motståndet är seriekopplat i värmeavledningskontrollslingan. Temperaturen på substratet bör vara yttemperaturen och värmeöverföringskomponenterna. Summan av temperaturen. Om den inte kontrolleras kommer temperaturökningen på ytan att vara mycket tydlig. Den totala ytan bör vara så stor som möjligt och ytans jämnhet bör vara inom 5 mils (0,005 fot). För att bättre ta bort ojämnheter på ytan kan du fylla ytan med termiskt ledande lim eller värmeöverföringsdyna. ) Efter att ha vidtagit lämpliga motåtgärder kan den termiska ytmotståndet minskas till under 0,1 ℃/W. Endast genom att minska den termiska resistansen för värmeavledning (RTH) eller minska strömförbrukningen (Ploss) kan temperaturen sänkas och TAmax kan höjas. Den maximala effekten för strömförsörjningen är relaterad till temperaturen på applikationsscenen. De huvudsakliga parametrarna som påverkar uteffektförlusten Ploss, termisk resistans RTH och den högsta växlingsströmförsörjningen Case temperatur TC. Växelströmförsörjningen med hög verkningsgrad och bästa värmeavledning kommer att ha en lägre temperatur. Vid den nominella uteffekten, deras tillgängliga temperaturmarginal. Temperaturen på en strömförsörjning med lägre verkningsgrad eller svag värmeavledning blir högre. De måste vara luftkylda eller nedjusterade för applicering.
3. Konvektionsvärmeavledning
Konvektionsvärmeavledning är den mest använda värmeavledningsmetoden för Epsons strömomvandlare. Konvektion är generellt uppdelad i två typer: naturlig konvektion och forcerad konvektion. Överföringen av värme från ytan av det heta blocket till den omgivande statiska gasen med en lägre temperatur kallas naturlig konvektion; överföringen av värme från ytan av det heta blocket till den flytande gasen kallas forcerad konvektion.
Fördelarna med naturlig konvektion är att den är mycket enkel att implementera, inte kräver elektriska fläktar, är låg i kostnad och har hög tillförlitlighet i värmeavledning. Men i motsats till forcerad konvektion, för att uppnå samma substrattemperatur, krävs en stor kylfläns.
Utformningen av naturlig konvektionsradiator bör också vara uppmärksam på följande:
I allmänhet ges endast huvudparametrarna för den vertikala kylflänsen för kylflänsen. Den faktiska värmeavledningseffekten av den horisontella kylflänsen är svag. Om horisontell installation krävs, bör radiatorns yta utökas på lämpligt sätt, och påtvingad konvektionsvärmeavledning kan också användas.
