Drie effectieve methoden voor warmteafvoer van voedingsmodules
Er zijn drie basismethoden voor de energieoverdracht van de vermogensmodule van een gebied met een hoge temperatuur naar een gebied met een lage temperatuur: straling, transmissie en convectie.
Straling: De elektromagnetische inductieoverdracht van warmte die wordt gegenereerd tussen twee blokken met verschillende temperaturen.
Transmissie: De overdracht van warmte door een vast medium.
Convectie: warmteoverdracht door vloeibaar medium (gas)
In een verscheidenheid aan specifieke toepassingen hebben alle drie de methoden van warmteoverdracht vaak verschillende niveaus van effect. In de meeste toepassingen is convectie de meest kritische methode voor warmteoverdracht. Als de andere twee methoden voor warmteafvoer worden toegevoegd, zal het werkelijke effect beter zijn. In sommige situaties kunnen deze twee methoden echter ook contraproductieve effecten hebben. Daarom moeten bij het ontwerpen van een hoogwaardig warmteafvoersysteem alle drie de warmteoverdrachtsmethoden zorgvuldig worden overwogen.
Voedingsmodule
1. Warmteafvoer van de stralingsbron
Wanneer twee interfaces met verschillende temperaturen tegenover elkaar staan, zal dit een continue stralingsoverdracht van warmte veroorzaken.
De uiteindelijke invloed van straling op de temperatuur van bepaalde objecten wordt bepaald door vele factoren: het temperatuurverschil van verschillende componenten, de oriëntatie van gerelateerde componenten, de gladheid van het oppervlak van de componenten en de afstand ertussen. Omdat er geen manier is om dit element kwantitatief te analyseren, plus de invloed van de omgeving's eigen stralingskinetische energie-uitwisseling, is het erg ingewikkeld om de schade van straling aan temperatuur te meten, en het is moeilijk om nauwkeurig berekenen.
In de specifieke toepassing van de regelmodule van de omvormer voor schakelende voeding, is het onwaarschijnlijk dat alleen op de dissipatie van stralingswarmte wordt vertrouwd als de koelmethode van de omzetter. In de meeste gevallen dissipeert de stralingsbron slechts 10% of minder van de totale warmteontwikkeling. Daarom wordt stralingswarmte over het algemeen alleen gebruikt als een hulpmethode naast de belangrijkste warmteafvoermethode, en wordt er over het algemeen geen rekening mee gehouden in het thermische ontwerpplan.
De invloed van de temperatuur van de voedingsmodule. In specifieke toepassingen is de temperatuur van de algemene regelmodule van de omvormer hoger dan de natuurlijke omgevingstemperatuur.
Daarom is de overdracht van kinetische stralingsenergie bevorderlijk voor warmteafvoer. Onder bepaalde omstandigheden is de temperatuur van sommige warmtebronnen (elektronische apparaatkaarten, hoogvermogenweerstanden, enz.) rond de regelmodule echter hoger dan de temperatuur van de vermogensmodule, en de stralingswarmte van deze objecten zal de temperatuur verhogen van de regelmodule.
In het ontwerpplan voor warmteafvoer moeten de relatieve posities van de randcomponenten van de regelmodule van de converter wetenschappelijk worden gerangschikt volgens de invloed die de warmtestraling zal veroorzaken. Wanneer de hete componenten zich dicht bij de regelmodule van de converter bevinden, moeten de dunne vinnen van de warmte-isolatieplaat tussen de regelmodule en de hete componenten worden geplaatst om het verwarmingseffect van de stralingsbron te verzwakken.
2. Transmissie warmteafvoer
In veel toepassingen moet de warmte die op het substraat van de vermogensmodule wordt gegenereerd, worden overgebracht naar een lang warmteafvoerend oppervlak via warmteoverdrachtscomponenten. Op die manier zal de temperatuur van het substraat van de vermogensmodule gelijk zijn aan de som van de temperatuur van het warmteafvoeroppervlak, de temperatuur van de warmteoverdrachtscomponenten en de temperatuur van beide oppervlakken. De thermische weerstand van de warmteoverdrachtscomponenten is evenredig met de lengte L tussen de twee, en omgekeerd evenredig met het dwarsdoorsnede-oppervlak en de warmteoverdrachtssnelheid tussen de twee. Het gebruik van geschikte grondstoffen en dwarsdoorsnedegebieden kan ook de thermische weerstand van de warmteoverdrachtcomponenten effectief verminderen. Wanneer installatieruimte en kosten zijn toegestaan, moet de radiator met de minste thermische weerstand worden gebruikt. Houd er rekening mee dat als de substraattemperatuur van de voedingsmodule iets daalt, de gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) aanzienlijk zal toenemen.
De grondstoffen voor de productie van koellichamen zijn een belangrijk element dat de efficiëntie beïnvloedt, dus u moet bij het selecteren op veel aspecten letten. In de meeste toepassingen zal de warmte die door de vermogensmodule wordt gegenereerd, worden overgedragen van het substraat naar het koellichaam of de warmteoverdrachtscomponenten. Er zal echter een temperatuurverschil zijn op het oppervlak tussen het voedingsmodulesubstraat en de warmteoverdrachtcomponenten. Dit type temperatuurverschil moet worden gecontroleerd. De thermische weerstand is in serie geschakeld in de regelkring voor de warmteafvoer. De temperatuur van het substraat moet de oppervlaktetemperatuur en de warmteoverdrachtscomponenten zijn. De som van de temperatuur. Als het niet wordt gecontroleerd, zal de temperatuurstijging van het oppervlak heel duidelijk zijn. Het totale oppervlak moet zo groot mogelijk zijn en de gladheid van het oppervlak moet binnen 5 mils (0.005 voet) liggen. Om de oneffenheden van het oppervlak beter te verwijderen, kunt u het oppervlak opvullen met warmtegeleidende lijm of een warmteoverdrachtskussen. ) Na het nemen van passende tegenmaatregelen, kan de thermische weerstand van het oppervlak worden teruggebracht tot minder dan 0,1 /W. Alleen door de warmteafvoerweerstand (RTH) of het stroomverbruik (Ploss) te verminderen, kan de temperatuur worden verlaagd en de TAmax worden verhoogd. Het maximale vermogen van de schakelende voeding is gerelateerd aan de temperatuur van de toepassingsscène. De belangrijkste parameters die van invloed zijn op het uitgangsvermogensverlies Ploss, thermische weerstand RTH en de hoogste schakelende voeding Behuizingstemperatuur TC. De schakelende voeding met een hoog rendement en de beste warmteafvoer zal een lagere temperatuur hebben. Bij het nominale uitgangsvermogen is hun beschikbare temperatuurmarge. De temperatuur van een schakelende voeding met een lager rendement of zwakke warmteafvoer zal hoger zijn. Ze moeten voor toepassing luchtgekoeld of afgesteld zijn.
3. Convectie warmteafvoer
Convectiewarmteafvoer is de meest gebruikte warmteafvoermethode voor stroomconverters van Epson. Convectie wordt over het algemeen onderverdeeld in twee soorten: natuurlijke convectie en geforceerde convectie. De overdracht van warmte van het oppervlak van het hete blok naar het omringende statische gas met een lagere temperatuur wordt natuurlijke convectie genoemd; de overdracht van warmte van het oppervlak van het hete blok naar het vloeibare gas wordt geforceerde convectie genoemd.
De voordelen van natuurlijke convectie zijn dat het zeer eenvoudig te implementeren is, geen elektrische ventilatoren vereist, laag in kosten is en een hoge betrouwbaarheid in warmteafvoer heeft. In tegenstelling tot geforceerde convectie is echter een groot koellichaam vereist om dezelfde substraattemperatuur te bereiken.
Bij het ontwerp van een natuurlijke convectieradiator moet ook aandacht worden besteed aan het volgende:
Over het algemeen worden alleen de belangrijkste parameters van het verticale koellichaam gegeven voor het koellichaam. Het werkelijke warmteafvoereffect van het horizontale koellichaam is zwak. Als horizontale installatie vereist is, moet het oppervlak van de radiator op de juiste manier worden vergroot en kan ook warmteafvoer met geforceerde convectie worden gebruikt.
