П'ять пунктів детально описують теплове рішення імпульсного джерела живлення

Ми всі знаємо, що під час роботи імпульсного джерела живлення виділяється велика кількість тепла. Якщо тепло не може бути вчасно відведено та утримано на розумному рівні, це вплине на нормальну роботу імпульсного джерела живлення, а в серйозних випадках імпульсне джерело живлення буде пошкоджено. Щоб підвищити надійність імпульсного джерела живлення, сьогодні я поділюся з вами декількома конкретними рішеннями для охолодження для імпульсного джерела живлення.

Імпульсні джерела живлення широко використовуються в різних типах поточного електронного обладнання, і їх питома потужність постійно вдосконалюється. Висока щільність потужності визначається з 25 Вт/дюйм3 у 1991 році, 36 Вт/дюйм3 у 1994 році, 52 Вт/дюйм3 у 1999 році та 96 Вт/дюйм3 у 2001 році. Щоб підвищити надійність імпульсного джерела живлення, тепловий дизайн є важливою частиною в конструкції імпульсного джерела живлення.

Якщо підвищення температури всередині імпульсного джерела живлення є занадто високим, це призведе до виходу з ладу чутливих до температури напівпровідникових приладів, електролітичних конденсаторів та інших компонентів. Коли температура перевищує певне значення, частота відмов зростає експоненціально. Статистика показує, що надійність електронних компонентів знижується на 10 відсотків з кожним підвищенням температури на 2 градуси; очікувана тривалість життя при підвищенні температури на 50 градусів становить лише 1/6 від тривалості життя при підвищенні температури на 25 градусів. Крім електричного навантаження, температура є найважливішим фактором, що впливає на надійність імпульсних джерел живлення. Високочастотні імпульсні джерела живлення мають потужні нагрівальні елементи, і температура є одним з найважливіших факторів, що впливають на їх надійність.

Повна теплова конструкція імпульсного джерела живлення включає два аспекти: один полягає в тому, як контролювати теплогенерацію джерела тепла; інший – як розсіювати тепло, що виділяється джерелом тепла, щоб підвищення температури імпульсного джерела живлення контролювалося в межах допустимого діапазону для забезпечення надійності імпульсних джерел живлення.

1. Конструкція контролю значення тепловиділення

Основними нагрівальними компонентами в імпульсному джерелі живлення є напівпровідникові комутаційні трубки, силові діоди, високочастотні трансформатори, індуктори фільтрів тощо. Різні компоненти мають різні методи керування виділенням тепла. Силова трубка є одним із пристроїв із великим виділенням тепла у високочастотному імпульсному джерелі живлення. Зменшення його тепловиділення може не тільки підвищити надійність силової трубки, але також підвищити надійність імпульсного джерела живлення та покращити середній час напрацювання на відмову (MTBF). ). Теплогенерація перемикаючої трубки спричинена втратою, а втрата перемикаючої трубки складається з двох частин: втрати процесу перемикання та втрати у включеному стані. Тому можна вжити наступних заходів для контролю та зменшення тепла.

1. Зменшіть втрати у включеному стані Втрати у включеному стані можна зменшити, вибравши перемикач із низьким опором у включеному стані.

2. Втрати при перемиканні викликані розміром заряду затвора та часом перемикання. Щоб зменшити втрати при перемиканні, можна вибрати пристрій із вищою швидкістю перемикання та коротшим часом відновлення, щоб зменшити втрати при перемиканні.

3. Більш важливим є зменшення втрат шляхом розробки кращих методів контролю та технології буферизації. Наприклад, технологія м'якого перемикання може значно зменшити ці втрати.

4. Зменшіть виділення тепла силовим діодом. Як правило, немає кращої технології керування для зменшення втрат випрямляча змінного струму та демпферного діода. Втрати можна зменшити, підібравши якісний діод.

5. Для випрямлення вторинної сторони трансформатора можна вибрати більш ефективну технологію синхронного випрямлення, щоб зменшити втрати.

6. Для втрат, викликаних високочастотними магнітними матеріалами, слід якомога більше уникати скін-ефекту. Для впливу, спричиненого скін-ефектом, для вирішення проблеми можна використовувати метод паралельного намотування кількох жил тонких емальованих проводів.

2, тепловий дизайн імпульсного джерела живлення

Щоб якомога швидше розсіювати тепло від нагрівального пристрою, конструкція розсіювання тепла імпульсного джерела живлення зазвичай розглядається з таких аспектів: радіатор, охолоджуючий вентилятор, металева плата, ізоляційна теплопровідна плівка тощо. фактичного проектування, необхідно комплексно застосувати вищезазначені методи до проектування джерела живлення відповідно до вимог замовника та самого продукту та найкращого співвідношення економічної ефективності.

1. Конструкція тепловідводу напівпровідникових приладів

Оскільки тепло, що виділяється напівпровідниковими пристроями, домінує в імпульсних джерелах живлення, тепло в основному надходить від увімкнення, вимкнення та втрат на провідність напівпровідникових пристроїв. З точки зору топології схеми, використання топології перетворення з нульовим перемиканням для створення резонансу, щоб напруга або струм у ланцюзі вмикалися або вимикалися при переході через нуль, може мінімізувати втрати на перемикання, але не може повністю усунути втрату комутаційна трубка, тому використання пристрою розсіювання тепла є загальним і основним методом.

Основні принципи вибору напівпровідникового радіатора силового перемикача

(1) Базова основа для вибору радіатора

Вибір радіатора для силових напівпровідникових пристроїв слід всебічно розглядати відповідно до потужності, що розсіюється пристроєм, теплового опору з’єднання з корпусом пристрою, контактного теплового опору та температури охолоджувального середовища.

(2) Вимоги до сили кріплення між пристроєм і радіатором

Щоб мати хороший тепловий контакт між пристроєм і радіатором після складання, він повинен мати відповідну установчу силу або монтажний момент. У практичних застосуваннях між пристроєм і радіатором зазвичай додається шар теплопровідного матеріалу, щоб підвищити ефективність теплопередачі та зменшити термічний опір між ними.

(3) Номінальні умови охолодження радіатора

Радіатор із самоохолодженням: бажано, щоб температура навколишнього середовища не перевищувала 40 градусів, ребра радіатора повинні бути розташовані вертикально під час встановлення, а верхні та нижні торці не повинні бути заблоковані, щоб було гарне середовище та канал для природного конвекція повітря навколо радіатора.

Радіатор з повітряним охолодженням: температура повітря на вході контролюється нижче 40 градусів, а швидкість вітру на кінці входу бажано становить 6 м/с.

Радіатор водяного охолодження: температура води на вході не вище 35 градусів. Витрата води визначається відповідно до загальної потреби в теплі для розсіювання тепла та розрахункової різниці температур між водою на вході та виході.

(4) Всебічний розгляд вибору радіаторів

При виборі радіаторів слід комплексно враховувати діапазон тепловіддачі, спосіб охолодження, технічні параметри і конструктивні характеристики радіатора. Для пристрою тільки з технічних параметрів може бути два або три радіатора, які можуть відповідати вимогам, але це повинно бути поєднане з охолодженням і установкою. , загальна взаємозамінність і економічність всебічно вибрані.

2. Вентилятор природного повітряного охолодження та примусового повітряного охолодження

У фактичному процесі проектування імпульсного джерела живлення зазвичай використовуються дві форми природного повітряного охолодження та примусове повітряне охолодження вентилятором. При установці радіатора з природним повітряним охолодженням лопаті радіатора повинні бути розташовані вертикально вгору. Якщо можливо, можна просвердлити кілька вентиляційних отворів навколо місця встановлення радіатора на друкованій платі, щоб полегшити конвекцію повітря.

Примусове повітряне охолодження використовує вентилятор для посилення конвекції повітря. Тому в конструкції повітроводу осьовий напрямок лопатей радіатора повинен узгоджуватися з напрямком витяжки вентилятора. Щоб мати гарний ефект вентиляції, пристрої з більшим розсіюванням тепла повинні бути ближче. Витяжний вентилятор, у випадку витяжного вентилятора тепловий опір радіатора показано в таблиці нижче:

4. Металева друкована плата

З мініатюризацією імпульсних джерел живлення компоненти поверхневого монтажу широко використовуються в реальних продуктах, і зараз важко встановити радіатори на пристрої живлення. В даний час для подолання цієї проблеми металева друкована плата в основному використовується як носій силових пристроїв, в основному включаючи ламінати на основі міді на основі алюмінію та ламінати на основі міді на основі заліза. Є ще одна друкована плата з мідним сердечником. Середній шар підкладки - це ізоляційний шар мідної пластини, який використовує епоксидну склотканину з високою теплопровідністю або епоксидну смолу з високою теплопровідністю. Він може монтувати компоненти smd з обох сторін, а компоненти smd високої потужності можна припаяти власний радіатор smd безпосередньо до металевої друкованої плати та використовувати металеву пластину в металевій друкованій платі для розсіювання тепла.

5. Схема розміщення нагрівальних елементів

Основними нагрівальними елементами в імпульсному джерелі живлення є потужні напівпровідники та їх радіатори, силові перетворювальні трансформатори, потужні резистори. Основною вимогою до розташування нагрівальних елементів є їх розташування від малого до великого за ступенем виділення тепла. Чим менша теплотворна здатність, тим вищий напрямок вітру повітропроводу імпульсного джерела живлення, тим ближче до вихлопу пристрій з більшою теплотворною здатністю. вентилятор.

Щоб підвищити ефективність виробництва, кілька силових пристроїв часто кріпляться на одному великому радіаторі. У цей час радіатор повинен бути розміщений якомога ближче до краю друкованої плати. Однак від корпусу або інших частин імпульсного джерела живлення має бути принаймні більше 1 см. Якщо на друкованій платі є кілька великих радіаторів, вони повинні бути паралельні один одному та паралельні напрямку вітру в повітропроводі. У вертикальному напрямку пристрої з низьким тепловиділенням розташовані в найнижчому шарі, а пристрої з великим тепловиділенням розташовані у верхніх шарах. Теплогенеруючі компоненти слід розташовувати якомога далі від чутливих до температури компонентів, таких як електролітичні конденсатори, на схемі друкованої плати.

Sinda Thermal є професійним і досвідченим виробником радіаторів, ми можемо надати різноманітні радіатори для клієнтів у всьому світі, ми можемо запропонувати найбільш конкурентоспроможні ціни та радіатори високої якості, будь ласка, зв’яжіться з нами, якщо у вас є якісь вимоги до тепла.