Elektronische stroomapparatuur warmteafvoer

     Moderne vermogenselektronica ontwikkelt zich snel in de richting van een hoge integratie, assemblage met hoge dichtheid en hoge bedrijfssnelheid. Als kern van vermogenselektronica werkt de chip steeds sneller, verbruikt steeds meer stroom en stoot steeds meer warmte af. Als de warmteafvoercapaciteit van het apparaat niet sterk is, zal de dissipatie van stroom de temperatuurstijging van het chipactieve gebied en de junctietemperatuur in het apparaat veroorzaken.

Het uitvalpercentage van componenten heeft een exponentiële relatie met hun junctietemperatuur en de prestaties nemen af met de toename van de junctietemperatuur. Het uitvalpercentage neemt twee keer toe voor elke 10 °C toename van de werktemperatuur van componenten.

Daarom is het, om de werkprestaties en betrouwbaarheid van vermogenselektronica te verbeteren, noodzakelijker en dringender om een redelijk thermisch ontwerp voor elektronische apparatuur uit te voeren en redelijke externe warmteafvoermaatregelen te nemen. Op dit moment omvatten de gemeenschappelijke warmteafvoertechnologieën van vermogenselektronica luchtkoeling, vloeistofkoeling, heatpipe-technologie, enz.

Luchtkoeling:

Het gebruik van luchtgekoelde koellichamen om elektronische chips te koelen is de eenvoudigste, meest directe en goedkoopste warmteafvoermethode. Over het algemeen wordt luchtkoeling of geforceerde luchtkoelingstechnologie meestal gebruikt in apparaten of elektronische apparatuur met een laag of gemiddeld stroomverbruik. Op dit moment worden geavanceerde ventilatoren en geoptimaliseerde koellichamen met groot oppervlak gebruikt, De koelcapaciteit van luchtkoelingstechnologie kan 50W bereiken · cm-2. Het principe van luchtgekoeld koellichaam is heel eenvoudig: de warmte die door de chip wordt afgevoerd, wordt via bindingsmaterialen naar de metalen basis overgebracht en vervolgens naar het koellichaam, warmte wordt in de lucht afgevoerd door natuurlijke convectie of geforceerde convectie. Geleiding en convectie zijn twee belangrijke methoden voor warmteoverdracht. Om de door de chip afgevoerde warmte onder de toegestane temperatuuromstandigheden over te brengen naar de atmosferische omgeving, kunnen de volgende methoden worden toegepast om de geleiding en convectiewarmteafvoer te versterken.

Vloeistofkoeling:

Vloeistofkoeling wordt ook wel waterkoeling genoemd. De warmteafvoerefficiëntie is hoog, de warmtegeleiding is meer dan 20 keer die van traditionele luchtkoeling en er is geen hoog geluid van luchtkoeling, wat de problemen van koeling en ruisonderdrukking beter kan oplossen. Het vloeistofkoelende warmteafvoerapparaat kan grofweg in vier delen worden verdeeld: microwaterpomp, circulatieleiding, warmteabsorptiebox en koellichaam. Het principe van waterkoelende warmteafvoer is heel eenvoudig. Waterkoelende warmteafvoer is een gesloten vloeistofcirculatieapparaat, door de stroom die door de pomp wordt gegenereerd, wordt de vloeistofcirculatie in het gesloten systeem bevorderd en wordt de warmte die wordt gegenereerd door de chip die door de warmteabsorptiedoos wordt geabsorbeerd, naar het warmteafvoerapparaat gebracht met een groter gebied voor warmteafvoer door de vloeistofcirculatie. De gekoelde vloeistof keert weer terug naar de warmteabsorptieapparatuur voor continue circulerende warmteafvoer.

Heatpipe technologie:

Heat pipe is een warmtewisselaar met een hoge warmteoverdrachtsefficiëntie. De warmteoverdracht tussen koude en warme vloeistoffen wordt gekoppeld door het faseveranderingsproces van verdamping en condensatie van werkmedium in de heatpipe. De equivalente thermische geleidbaarheid kan 103 ~ 104 keer die van metaal bereiken. In vergelijking met traditionele warmteafvoerapparatuur hoeft heatpipe geen stroom te verbruiken, heeft een kleine ruimtegrootte en een hoge koelcapaciteit, de warmteoverdracht per oppervlakte-eenheid is hoog. Als efficiënt warmtegeleidend element is de heatpipe geschikt voor warmteafvoer onder hoge warmteflux en kan deze worden gebruikt voor elektronische componenten om een hoge warmteafvoersnelheid te verkrijgen. Op dit moment heeft het maximale warmteafvoervermogen van de bekende heatpipe-radiator voor warmteafvoer van krachtige elektronische componenten 200W bereikt · cm-2.

Verschillende warmteafvoeroplossingen hebben verschillende voor- en nadelen. In de praktijk moeten gediversifieerde warmteafvoermethoden worden geselecteerd op basis van de behoeften van vermogensapparatuur . Alleen op deze manier kan de elektronische apparatuur zijn maximale prestaties en stabiele levensduur volledig benutten.