Теплова конструкція блоку живлення

Теплова проблема модуля живлення серйозно зашкодить надійності модуля, а частота відмов продукту зросте в геометричній прогресії. Що робити, якщо модуль живлення нагрівається? З точки зору теплового дизайну модуля, ця стаття знайомить вас з різними низькотемпературними, високонадійними проектами джерел живлення та прикладними рішеннями.

Висока температура має великий вплив на надійність силових модулів з високою щільністю потужності. Висока температура призведе до зниження терміну служби електролітичних конденсаторів, збільшення ізоляційних характеристик емальованих проводів трансформаторів, пошкодження транзисторів, термічного старіння матеріалу, розтріскування зварного шва з низькою температурою плавлення, відпадіння спаяних з’єднань та збільшення механічних напруг між пристроями. Статистика показує, що з кожним підвищенням температури електронних компонентів на 2°C надійність знижується на 10%.

Як спроектувати теплові рішення?

Зменшення втрат від структури та компонентів ланцюга: наприклад, застосування кращих методів і технологій керування, високочастотної технології м’якого перемикання, технології керування фазовим зсувом, технології синхронного випрямлення тощо, на додаток до вибору малопотужних компонентів для зменшення кількість нагрівальних компонентів, збільшити ширину товстої друкованої лінії для підвищення ефективності джерела живлення;

Великий вплив на підвищення температури компонентів має упаковка компонентів. Наприклад, через різницю в технології МОП-трубка DFN легше розсіює тепло, ніж DPAK (TO252) упакована MOS-трубка. За тих же умов втрат підвищення температури першого буде відносно невеликим. Як правило, чим більше опір корпусу, тим вище номінальна потужність, і за тих же умов втрат підвищення температури поверхні буде меншим.

Іноді параметри схеми та продуктивність здаються нормальними, але насправді там приховані великі проблеми. Як показано на малюнку 3, немає проблем з основними характеристиками певної схеми, але при кімнатній температурі температура поверхні керуючого резистора МОП-трубки досягала 95,2°C при вимірюванні за допомогою інфрачервоного тепловізора. При тривалій роботі або в умовах високої температури дуже легко виникнути проблеми з вигорянням опору та пошкодженням модуля. Регулюючи параметри схеми, омічні тепловтрати резистора зменшуються, а пакет резисторів змінюється з 0603 на 0805, що значно знижує температуру поверхні.

Оптимізована теплова конструкція друкованої плати

На тепловіддачу модуля впливають площа мідної оболонки друкованої плати, товщина мідної оболонки, матеріал плати та кількість шарів друкованої плати. Зазвичай використовується плата FR4 (епоксидна смола) є матеріалом з хорошою теплопровідністю, і тепло компонентів на друкованій платі може розсіюватися через друковану плату. Для спеціального застосування існують також пластини з меншим термічним опором, наприклад алюмінієві або керамічні підкладки.

Компонування та розведення друкованої плати також повинні враховувати тепловіддачу модуля:

Компоненти з великою теплогенерацією повинні уникати укладки та намагатися рівномірно розподіляти тепло на платі;

Особливо теплочутливі компоненти слід тримати подалі від джерел тепла;

За потреби використовуйте багатошарову друковану плату;

Задня частина силового елемента покрита мідною площиною для розсіювання тепла, і використовують"гарячі отвори" для передачі тепла з одного боку друкованої плати на інший.

Використовуйте більш ефективну технологію розсіювання тепла: використовуйте технологію провідності, випромінювання та конвекції для передачі тепла, включаючи використання радіаторів, повітряне охолодження (природна конвекція та примусове повітряне охолодження), рідинне охолодження (вода, масло), термоелектричне охолодження, теплові трубки, тощо.

При тепловому проектуванні необхідно також звернути увагу на:

Для модулів живлення з широковольтним входом точки нагріву та розподілу тепла високовольтного входу та низьковольтного входу абсолютно різні, і потрібна комплексна оцінка. Також слід оцінити точку нагріву та розподіл тепла під час захисту від короткого замикання;

У модулях живлення для заливки заливний клей є матеріалом з хорошою теплопровідністю. Підвищення температури поверхні внутрішніх компонентів модуля ще більше зменшиться.

На додаток до вищезгаданих методів теплового проектування джерел живлення, високопродуктивні ізольовані модулі живлення постійного та постійного струму можуть бути безпосередньо обрані, що може швидко забезпечити високонадійне рішення ізоляції джерела живлення для системи. На основі накопичення майже 20-річного досвіду проектування джерел живлення ZHIYUAN Electronics самостійно розробила та спроектувала незалежні мікросхеми живлення для створення оптимізованих джерел живлення постійної напруги постійної напруги DC-DC серії P для всіх умов роботи, щоб задовольнити потреби всіх працюючих. умови та надати користувачам стабільний та якісний план рішень для електропостачання. Порівняно з традиційними рішеннями, IC автономного джерела живлення ZHIYUAN Electronics об’єднує такі функції захисту, як захист від короткого замикання та захист від перегріву. Він має більш високу інтеграцію та надійність, забезпечуючи високоефективне та стабільне джерело живлення за будь-яких умов роботи, а також може забезпечити користувачів вводом-виводом та зв'язком. Такі програми, як ізоляція, забезпечують стандартні та надійні рішення для електропостачання.