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 слід ретельно продумати всі три способи тепловіддачі.

Силовий модуль

1. Відведення тепла джерелом випромінювання

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

Кінцевий вплив випромінювання на температуру тих чи інших об’єктів визначається багатьма факторами: різницею температур різних компонентів, орієнтацією споріднених компонентів, гладкістю поверхні компонентів і відстанню між ними. Оскільки немає можливості кількісно проаналізувати цей елемент, а також вплив власного радіаційного обміну кінетичної енергії навколишнього середовища', дуже складно виміряти шкоду випромінювання для температури, і важко точно визначити обчислити.

У конкретному застосуванні модуля керування перетворювачем імпульсного джерела живлення навряд чи буде покладатися виключно на тепловиділення як метод охолодження перетворювача. У більшості випадків джерело випромінювання розсіює лише 10% або менше загальної теплогенерації. Таким чином, радіаційне тепло зазвичай використовується лише як допоміжний метод на додаток до основного методу розсіювання тепла, і воно, 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 підвищить 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. При номінальній вихідній потужності їх доступний температурний запас. Температура імпульсного джерела живлення з нижчим ККД або слабким тепловіддачею буде вищою. Для застосування вони мають бути охолоджені повітрям або знижені.

3. Конвекційне тепловідведення

Конвекційне тепловідведення є найбільш поширеним методом розсіювання тепла для перетворювачів енергії Epson. Загалом конвекцію поділяють на два види: природна конвекція і примусова конвекція. Передача тепла від поверхні гарячого блоку до навколишнього статичного газу з нижчою температурою називається природною конвекцією; передача тепла від поверхні гарячого блоку до рідкого газу називається вимушеною конвекцією.

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

При конструкції радіатора з природною конвекцією також слід звернути увагу на наступне:

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