Три ефективні методи тепловідведення силових модулів

Існують три основні методи передачі енергії силовим модулем з високотемпературної зони в область низької температури: випромінювання, передача та конвекція.

Випромінювання: електромагнітна індукційна передача тепла, що утворюється між двома блоками різної температури.

Передача: передача тепла через тверде середовище.

Конвекція: передача тепла через текуче середовище (газ).

У різноманітних конкретних сферах застосування всі три методи теплопередачі часто мають різний рівень впливу. У більшості застосувань конвекція є найважливішим методом теплопередачі. Якщо додати два інших способи розсіювання тепла, фактичний ефект буде кращим. Однак у деяких ситуаціях ці два методи також можуть мати контрпродуктивні наслідки. Тому при проектуванні якісної системи тепловідведення ретельно враховуються всі три способи тепловіддачі.

силовий модуль

1, джерело випромінювання, тепловіддача

Коли дві межі розділу з різними температурами стикаються один з одним, це спричинить безперервну передачу тепла випромінюванням.

Остаточний вплив випромінювання на температуру певних блоків визначається багатьма факторами: різницею температур різних компонентів, орієнтацією споріднених компонентів, гладкістю поверхні компонентів та їх взаємним відстаньом тощо. Тому що немає можливості Для кількісного аналізу цього елемента, а також впливу власного радіаційного кінетичного енергетичного обміну навколишнього середовища' виміряти шкоду випромінювання для температури дуже складно, і важко точно розрахувати.

У конкретному застосуванні модуля керування імпульсним перетворювачем потужності навряд чи буде покладатися виключно на тепловиділення як метод охолодження перетворювача. У більшості випадків джерело випромінювання розсіює лише 10% або менше загальної теплогенерації. Тому променеве тепло зазвичай використовується лише як допоміжний метод на додаток до основного методу розсіювання тепла, і, як правило, не враховується в плані теплового проектування. Вплив температури модуля живлення. У конкретних випадках температура загального модуля керування перетворювачем вища за природну температуру навколишнього середовища. Тому передача променевої кінетичної енергії сприяє розсіювання тепла. Однак за деяких умов температура деяких джерел тепла (плат електронних пристроїв, потужних резисторів тощо) навколо модуля керування вища за температуру модуля живлення, і випромінюване тепло цих об’єктів збільшуватиме температуру. модуля управління.

У плані проектування тепловіддачі взаємне розташування периферійних компонентів модуля керування перетворювачем має бути організовано науково відповідно до впливу теплового випромінювання. Коли гарячі компоненти знаходяться поблизу модуля керування перетворювачем, щоб послабити нагрівальний ефект джерела випромінювання, між модулем керування та гарячими компонентами слід вставити тонкі ребра теплоізоляційної плити.

2, передача тепла

У багатьох випадках тепло, що виділяється на підкладці модуля живлення, має передаватися на довгу поверхню тепловідведення через компоненти теплопередачі. Таким чином, температура підкладки модуля живлення буде еквівалентною сумі температури поверхні тепловіддачі, температури компонентів теплопередачі та температури обох поверхонь. Тепловий опір компонентів теплопередачі пропорційний довжині L між ними і обернено пропорційний площі поперечного перерізу та швидкості теплопередачі між ними. Використання відповідної сировини та площі поперечного перерізу також може ефективно знизити термічний опір компонентів теплопередачі. При наявності місця і вартості для установки слід використовувати радіатор з найменшим тепловим опором. Слід мати на увазі, що якщо температура підкладки силового модуля трохи знизиться, середній час між відмовами (MTBF) значно збільшиться.

Сировина для виробництва радіаторів є ключовим елементом, який впливає на ефективність, тому при виборі необхідно звертати увагу на багато аспектів. У більшості застосувань тепло, що виробляється модулем живлення, передається від основи до радіатора або компонентів теплопередачі. Однак на поверхні між підкладкою модуля живлення та компонентами теплопередачі буде різниця температур. Таку різницю температур необхідно контролювати. Тепловий опір з’єднаний послідовно в контурі регулювання тепловіддачі. Температура основи повинна відповідати температурі поверхні та компонентів теплопередачі. Сума температур. Якщо його не контролювати, підвищення температури поверхні буде дуже очевидним. Загальна площа поверхні повинна бути якомога більшою, а гладкість поверхні повинна бути в межах 5 міл (0,005 футів). Для того щоб краще прибрати нерівності поверхні, можна залити поверхню теплопровідним клеєм або теплообмінною прокладкою. ) Після вжиття відповідних контрзаходів термічний опір поверхні можна знизити нижче 0,1 ℃/Вт. Лише за рахунок зниження теплового опору розсіювання тепла (RTH) або зменшення споживання електроенергії (Ploss) можна знизити температуру і збільшити TAmax. Максимальна потужність імпульсного джерела живлення пов'язана з температурою сцени застосування. Основні параметри, що впливають на втрату вихідної потужності Ploss, тепловий опір RTH і найвищу імпульсну температуру джерела живлення корпусу TC. Імпульсний блок живлення з високою ефективністю та найкращим тепловідведенням матиме нижчу температуру. Коли виходить номінальна вихідна потужність, їхня корисна температура буде граничною. Температура імпульсного джерела живлення з нижчим ККД або слабким тепловіддачею буде вищою. Вони мають бути з повітряним охолодженням або з пониженими характеристиками.

3, конвекційне тепловідведення

Конвекційне тепловідведення є найбільш поширеним методом розсіювання тепла для силових перетворювачів Aipu. Загалом конвекцію поділяють на природну та примусову конвекцію. Передача тепла від поверхні гарячого блоку до навколишнього статичного газу при більш низькій температурі називається природною конвекцією; передача тепла від поверхні гарячого блоку до рідкого газу називається вимушеною конвекцією.

Переваги природної конвекції в тому, що вона дуже проста в реалізації, не потребує електричних вентиляторів, має низьку вартість, має високу надійність тепловідведення. Однак, на відміну від примусової конвекції, для досягнення однакової температури основи необхідний великий радіатор.

Конструкція радіатора з природною конвекцією також повинна звернути увагу на наступне:

Як правило, для радіаторів наводяться лише основні параметри вертикальних радіаторів. Фактичний ефект тепловіддачі горизонтального радіатора слабкий. Якщо потрібен горизонтальний монтаж, площа радіатора повинна бути відповідно збільшена, а також можна використовувати примусову конвекційну тепловіддачу.