Lima poin menguraikan solusi termal untuk mengganti catu daya

Kita semua tahu bahwa sejumlah besar panas akan dihasilkan saat catu daya switching bekerja. Jika panas tidak dapat dibuang tepat waktu dan disimpan pada tingkat yang wajar, operasi normal catu daya switching akan terpengaruh, dan catu daya switching akan rusak dalam kasus yang serius. Untuk meningkatkan keandalan catu daya switching, saya akan berbagi dengan Anda beberapa solusi pendinginan khusus untuk catu daya switching hari ini.

Switching catu daya telah banyak digunakan dalam berbagai jenis peralatan elektronik saat ini, dan kerapatan daya unitnya terus meningkat. Kepadatan daya tinggi didefinisikan dari 25w/in3 pada tahun 1991, 36w/in3 pada tahun 1994, 52w/in3 pada tahun 1999, dan 96w/in3 pada tahun 2001. Untuk meningkatkan keandalan catu daya switching, desain termal merupakan bagian penting dan penting dalam desain switching power supply.

Jika kenaikan suhu di dalam catu daya switching terlalu tinggi, itu akan menyebabkan kegagalan perangkat semikonduktor yang peka terhadap suhu, kapasitor elektrolitik, dan komponen lainnya. Ketika suhu melebihi nilai tertentu, tingkat kegagalan meningkat secara eksponensial. Statistik menunjukkan bahwa keandalan komponen elektronik berkurang 10 persen untuk setiap kenaikan suhu 2 derajat; harapan hidup pada kenaikan suhu 50 derajat hanya 1/6 dari pada kenaikan suhu 25 derajat. Selain tekanan listrik, suhu adalah faktor terpenting yang mempengaruhi keandalan catu daya switching. Catu daya switching frekuensi tinggi memiliki elemen pemanas berdaya tinggi, dan suhu adalah salah satu faktor terpenting yang memengaruhi keandalannya.

Desain termal catu daya switching yang lengkap mencakup dua aspek: satu adalah bagaimana mengontrol pembangkitan panas dari sumber panas; yang lainnya adalah bagaimana menghilangkan panas yang dihasilkan oleh sumber panas, sehingga kenaikan suhu catu daya switching dikendalikan dalam kisaran yang diperbolehkan untuk memastikan keandalan catu daya switching.

1. Desain pengontrol nilai pembangkitan panas

Komponen pemanas utama dalam catu daya switching adalah tabung switching semikonduktor, dioda daya, transformator frekuensi tinggi, induktor filter, dll. Komponen yang berbeda memiliki metode yang berbeda untuk mengendalikan pembangkitan panas. Tabung daya adalah salah satu perangkat dengan pembangkitan panas yang besar pada catu daya switching frekuensi tinggi. Mengurangi pembangkitan panasnya tidak hanya dapat meningkatkan keandalan tabung daya, tetapi juga meningkatkan keandalan catu daya switching dan meningkatkan waktu rata-rata antar kegagalan (MTBF). ). Pembangkitan panas dari tabung saklar disebabkan oleh kerugian, dan kerugian dari tabung saklar terdiri dari dua bagian: kerugian proses switching dan kerugian pada keadaan. Oleh karena itu, langkah-langkah berikut dapat diambil untuk mengendalikan dan mengurangi panas.

1. Kurangi kerugian keadaan aktif Kerugian keadaan dapat dikurangi dengan memilih sakelar dengan resistansi keadaan rendah.

2. Kerugian switching disebabkan oleh besarnya muatan gerbang dan waktu switching. Untuk mengurangi kerugian peralihan, perangkat dengan kecepatan peralihan yang lebih cepat dan waktu pemulihan yang lebih singkat dapat dipilih untuk mengurangi kerugian peralihan.

3. Lebih penting untuk mengurangi kerugian dengan merancang metode kontrol dan teknologi buffering yang lebih baik. Misalnya, teknologi soft switching dapat sangat mengurangi kerugian ini.

4. Kurangi panas yang dihasilkan dari dioda daya. Secara umum, tidak ada teknologi kontrol yang lebih baik untuk mengurangi hilangnya penyearah AC dan dioda snubber. Kerugian dapat dikurangi dengan memilih dioda berkualitas tinggi.

5. Untuk rektifikasi sisi sekunder trafo, teknologi rektifikasi sinkron yang lebih efisien dapat dipilih untuk mengurangi kerugian.

6. Untuk kerugian yang disebabkan oleh bahan magnetik frekuensi tinggi, efek kulit harus dihindari sebisa mungkin. Untuk pengaruh yang disebabkan oleh efek kulit, metode penggulungan beberapa helai kawat berenamel tipis secara paralel dapat digunakan untuk mengatasi masalah tersebut.

2, desain termal dari catu daya switching

Untuk menghilangkan panas dari perangkat pemanas sesegera mungkin, desain pembuangan panas dari catu daya switching umumnya dipertimbangkan dari aspek-aspek berikut: radiator, kipas pendingin, pcb logam, lembaran penghantar panas isolasi, dll. desain aktual, perlu menerapkan metode di atas secara komprehensif untuk desain catu daya sesuai dengan kebutuhan pelanggan dan produk itu sendiri dan rasio efektivitas biaya terbaik.

1. Desain unit pendingin perangkat semikonduktor

Karena panas yang dihasilkan oleh perangkat semikonduktor dominan dalam mengalihkan catu daya, panas tersebut terutama berasal dari hilangnya daya hidup, matikan, dan konduksi perangkat semikonduktor. Dari segi topologi sirkuit, penggunaan topologi konversi zero-switching untuk membangkitkan resonansi sehingga tegangan atau arus pada rangkaian dihidupkan atau dimatikan pada zero-crossing dapat meminimalkan kerugian switching, tetapi tidak dapat sepenuhnya menghilangkan kerugian tersebut. beralih tabung, sehingga penggunaan perangkat pembuangan panas adalah metode yang umum dan utama.

Prinsip dasar pemilihan heat sink semikonduktor saklar daya

(1) Dasar dasar pemilihan heat sink

Pilihan heat sink untuk perangkat semikonduktor daya harus dipertimbangkan secara komprehensif sesuai dengan daya yang dihamburkan perangkat, resistansi termal sambungan-ke-kasing perangkat, resistansi termal kontak, dan suhu media pendingin.

(2) Persyaratan untuk gaya pengikat antara perangkat dan unit pendingin

Untuk mendapatkan kontak termal yang baik antara perangkat dan unit pendingin setelah perakitan, perangkat harus memiliki gaya pemasangan atau torsi pemasangan yang sesuai. Dan dalam aplikasi praktis, lapisan bahan konduktif termal biasanya ditambahkan di antara perangkat dan unit pendingin untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panasnya dan mengurangi hambatan termal di antara keduanya.

(3) Nilai kondisi pendinginan radiator

Radiator pendinginan sendiri: suhu sekitar sebaiknya tidak lebih tinggi dari 40 derajat, sirip radiator harus diatur secara vertikal selama pemasangan, dan permukaan ujung atas dan bawah tidak boleh terhalang, sehingga ada lingkungan dan saluran yang baik untuk alam konveksi udara di sekitar radiator.

Radiator berpendingin udara: Suhu udara masuk dikontrol di bawah 40 derajat, dan kecepatan angin di ujung saluran masuk sebaiknya 6 m/s.

Radiator pendingin air: suhu air masuk tidak lebih dari 35 derajat. Laju aliran air ditentukan sesuai dengan kebutuhan panas total untuk pembuangan panas dan perbedaan suhu desain antara air masuk dan keluar.

(4) Pertimbangan komprehensif pemilihan radiator

Pemilihan radiator harus secara komprehensif mempertimbangkan kisaran kapasitas pembuangan panas, metode pendinginan, parameter teknis, dan karakteristik struktural radiator. Untuk perangkat hanya dari parameter teknis, mungkin ada dua atau tiga radiator yang dapat memenuhi persyaratan, tetapi harus digabungkan dengan pendinginan dan pemasangan. , pertukaran umum dan ekonomi dipilih secara komprehensif.

2. Kipas pendingin udara alami dan pendinginan udara paksa

Dalam proses desain sebenarnya untuk mengalihkan catu daya, dua bentuk pendinginan udara alami dan pendinginan udara paksa kipas biasanya digunakan. Saat memasang unit pendingin berpendingin udara alami, bilah unit pendingin harus diletakkan vertikal ke atas. Jika memungkinkan, beberapa lubang ventilasi dapat dibor di sekitar posisi pemasangan unit pendingin pada PCB untuk memfasilitasi konveksi udara.

Pendinginan udara paksa menggunakan kipas untuk memaksa konveksi udara. Oleh karena itu, dalam desain saluran udara, arah aksial bilah heat sink harus konsisten dengan arah pembuangan kipas. Untuk mendapatkan efek ventilasi yang baik, perangkat dengan pembuangan panas yang lebih besar harus lebih dekat Kipas knalpot, dalam kasus kipas knalpot, ketahanan panas dari unit pendingin ditunjukkan pada tabel di bawah ini:

4. PCB logam

Dengan miniaturisasi catu daya switching, komponen pemasangan permukaan banyak digunakan dalam produk aktual, dan sulit untuk memasang unit pendingin pada perangkat daya saat ini. Saat ini, untuk mengatasi masalah ini, PCB logam terutama digunakan sebagai pembawa perangkat daya, terutama termasuk laminasi berlapis tembaga berbahan dasar aluminium dan laminasi berlapis tembaga berbahan dasar besi. Ada lagi PCB inti tembaga. Lapisan tengah substrat adalah lapisan insulasi pelat tembaga, yang mengadopsi lembaran pengikat kain serat kaca epoksi konduktivitas termal tinggi atau resin epoksi konduktivitas termal tinggi. Itu dapat memasang komponen smd di kedua sisi, dan komponen smd berdaya tinggi dapat Solder heat sink smd sendiri langsung pada PCB logam, dan gunakan pelat logam di PCB logam untuk menghilangkan panas.

5. Tata letak elemen pemanas

Elemen pemanas utama dalam catu daya switching adalah semikonduktor daya tinggi dan radiatornya, transformator konversi daya, dan resistor daya tinggi. Persyaratan dasar untuk tata letak elemen pemanas adalah mengaturnya dari kecil ke besar sesuai dengan tingkat panas yang dihasilkan. Semakin kecil nilai kalor, semakin tinggi arah angin dari saluran udara catu daya switching, semakin dekat perangkat dengan nilai kalor lebih besar ke knalpot. penggemar.

Untuk meningkatkan efisiensi produksi, beberapa perangkat daya sering dipasang pada heat sink besar yang sama. Pada saat ini, unit pendingin harus ditempatkan sedekat mungkin dengan tepi PCB. Namun, setidaknya harus ada jarak lebih dari 1 cm dari cangkang atau bagian lain dari catu daya switching. Jika ada beberapa heat sink besar pada papan sirkuit, keduanya harus sejajar satu sama lain dan sejajar dengan arah angin saluran udara. Dalam arah vertikal, perangkat dengan pembangkitan panas rendah disusun di lapisan paling bawah dan perangkat dengan pembangkitan panas besar disusun di lapisan yang lebih tinggi. Komponen penghasil panas harus ditempatkan sejauh mungkin dari komponen yang sensitif terhadap suhu, seperti kapasitor elektrolitik, pada tata letak PCB.

Sinda Thermal adalah produsen heat sink profesional dan berpengalaman, kami dapat menyediakan varietas heat sink untuk pelanggan global, kami dapat menawarkan harga yang paling kompetitif dan heat sink berkualitas tinggi, silakan hubungi kami dengan bebas jika Anda memiliki persyaratan termal.