Deskripsi mode pembuangan panas modul daya
Ada tiga metode pembuangan panas untuk modul daya: konveksi, konduksi, dan radiasi. Dalam aplikasi praktis, kebanyakan dari mereka menggunakan konveksi sebagai metode pembuangan panas utama. Jika desainnya sesuai, ditambah dengan dua metode pembuangan panas konduksi dan radiasi, efeknya akan dimaksimalkan. Namun, jika desainnya tidak tepat, maka akan menimbulkan efek buruk. Oleh karena itu, ketika merancang modul daya, merancang sistem pembuangan panas menjadi mata rantai yang penting.
1. Metode pendinginan konveksi
Disipasi panas konveksi mengacu pada transfer panas melalui media fluida udara untuk mencapai efek disipasi panas. Ini adalah metode pembuangan panas umum kami. Metode konveksi secara umum dibagi menjadi dua jenis, yaitu konveksi paksa dan konveksi alami. Konveksi paksa mengacu pada perpindahan panas dari permukaan benda pemanas ke udara yang mengalir, dan konveksi alami mengacu pada perpindahan panas dari permukaan benda pemanas ke udara sekitarnya pada suhu yang lebih rendah. Keuntungan menggunakan konveksi alami adalah implementasi yang sederhana, biaya rendah, tidak memerlukan kipas pendingin eksternal, dan keandalan yang tinggi. Agar konveksi paksa mencapai suhu substrat untuk penggunaan normal, diperlukan heat sink yang lebih besar dan memakan ruang.
Perhatikan desain radiator konveksi alami. Jika radiator horizontal memiliki efek pembuangan panas yang buruk, area radiator harus ditingkatkan dengan tepat atau konveksi paksa untuk menghilangkan panas saat dipasang secara horizontal.
2. Metode pembuangan panas konduksi
Ketika modul daya sedang digunakan, panas pada substrat harus dikonduksikan ke permukaan pembuangan panas jauh melalui elemen penghantar panas, sehingga suhu substrat akan sama dengan jumlah suhu pembuangan panas. permukaan, kenaikan suhu elemen penghantar panas, dan kenaikan suhu kedua permukaan kontak. Dengan cara ini, energi panas dapat diuapkan di ruang yang efektif untuk memastikan bahwa komponen dapat bekerja secara normal. Tahanan termal elemen termal berbanding lurus dengan panjangnya, dan berbanding terbalik dengan luas penampang dan konduktivitas termalnya. Jika ruang dan biaya pemasangan tidak dipertimbangkan, radiator dengan ketahanan termal terkecil harus digunakan. Karena suhu substrat catu daya turun sedikit, waktu rata-rata antara kegagalan akan meningkat secara signifikan, stabilitas catu daya akan ditingkatkan, dan masa pakai akan lebih lama.
Suhu merupakan faktor penting yang mempengaruhi kinerja catu daya, jadi ketika memilih radiator, Anda harus fokus pada bahan pembuatannya. Dalam aplikasi praktis, panas yang dihasilkan oleh modul dikonduksi dari substrat ke unit pendingin atau elemen penghantar panas. Namun, akan ada perbedaan suhu pada permukaan kontak antara substrat daya dan elemen penghantar panas, dan perbedaan suhu ini harus dikontrol. Suhu substrat harus merupakan jumlah kenaikan suhu permukaan kontak dan suhu elemen penghantar panas. Jika tidak dikontrol, kenaikan suhu permukaan kontak akan sangat signifikan. Oleh karena itu, luas permukaan kontak harus seluas mungkin, dan kehalusan permukaan kontak harus berada dalam jarak 5 mil, yaitu dalam jarak 0,005 inci.
Untuk menghilangkan ketidakrataan permukaan, permukaan kontak harus diisi dengan lem konduktif termal atau bantalan termal. Setelah mengambil tindakan yang tepat, resistansi termal dari permukaan kontak dapat dikurangi hingga di bawah 0,1°C/W. Hanya dengan mengurangi pembuangan panas dan hambatan termal atau konsumsi daya, kenaikan suhu dapat dikurangi. Daya keluaran maksimum catu daya terkait dengan suhu lingkungan aplikasi. Parameter yang mempengaruhi umumnya meliputi: kehilangan daya, hambatan termal dan suhu casing catu daya maksimum. Catu daya dengan efisiensi tinggi dan pembuangan panas yang lebih baik akan memiliki kenaikan suhu yang lebih rendah, dan suhu yang dapat digunakan akan memiliki margin pada keluaran daya terukur. Catu daya dengan efisiensi yang lebih rendah atau pembuangan panas yang buruk akan memiliki kenaikan suhu yang lebih tinggi karena memerlukan pendinginan udara atau perlu diturunkan untuk digunakan.
3. Metode pembuangan panas radiasi
Disipasi panas radiasi adalah perpindahan panas radiasi berturut-turut yang terjadi ketika dua antarmuka dengan suhu yang berbeda saling berhadapan. Pengaruh radiasi terhadap suhu suatu benda tergantung pada banyak faktor, seperti perbedaan suhu berbagai komponen, bagian luar komponen, posisi komponen dan jarak antara mereka. Dalam aplikasi praktis, faktor-faktor ini sulit untuk diukur, dan ditambah dengan pengaruh lingkungan sekitar's sendiri pertukaran energi radiasi, sulit untuk secara akurat menghitung efek berantakan radiasi pada suhu.
Dalam aplikasi praktis, catu daya tidak mungkin menggunakan disipasi panas radiasi saja, karena metode ini umumnya hanya dapat menghilangkan 10% atau kurang dari total panas. Biasanya digunakan sebagai alat bantu dari metode pembuangan panas utama dan umumnya tidak dipertimbangkan dalam desain termal. Efeknya pada suhu. Dalam keadaan kerja catu daya, suhunya umumnya lebih tinggi dari suhu lingkungan luar, dan transfer radiasi membantu pembuangan panas secara keseluruhan. Namun, dalam keadaan khusus, sumber panas di dekat catu daya, seperti resistor daya tinggi, papan perangkat, dll., radiasi benda-benda ini akan menyebabkan suhu modul catu daya meningkat.
