Tiga metode efektif untuk pembuangan panas modul daya
Ada tiga metode dasar untuk transfer energi modul daya dari daerah suhu tinggi ke daerah suhu rendah: radiasi, transmisi dan konveksi.
Radiasi: Induksi elektromagnetik perpindahan panas yang dihasilkan antara dua blok suhu yang berbeda.
Transmisi: Perpindahan pembangkit panas melalui media padat.
Konveksi : Perpindahan panas melalui zat cair (gas).
Dalam berbagai aplikasi spesifik, ketiga metode perpindahan panas sering kali memiliki tingkat efek yang berbeda. Dalam kebanyakan aplikasi, konveksi adalah metode perpindahan panas yang paling kritis. Jika dua metode pembuangan panas lainnya ditambahkan, efek sebenarnya akan lebih baik. Namun, dalam beberapa situasi, kedua metode ini mungkin juga memiliki efek kontraproduktif. Oleh karena itu, ketika merancang sistem pembuangan panas berkualitas tinggi, ketiga metode perpindahan panas dipertimbangkan dengan cermat.
modul daya
1, sumber radiasi, pembuangan panas
Ketika dua antarmuka dengan suhu yang berbeda saling berhadapan, itu akan menyebabkan perpindahan panas radiasi secara terus menerus.
Pengaruh akhir radiasi pada suhu blok tertentu ditentukan oleh banyak faktor: perbedaan suhu berbagai komponen, orientasi komponen terkait, kelancaran permukaan komponen dan jarak timbal baliknya, dll. Karena tidak mungkin untuk menganalisis elemen ini secara kuantitatif, ditambah pengaruh lingkungan sekitar's sendiri pertukaran energi kinetik radiasi, sangat rumit untuk mengukur bahaya radiasi terhadap suhu, dan sulit untuk menghitung secara akurat.
Dalam aplikasi khusus dari modul kontrol konverter daya switching, tidak mungkin hanya mengandalkan disipasi panas radiasi sebagai metode pendinginan konverter. Dalam kebanyakan kasus, sumber radiasi hanya menghilangkan 10% atau kurang dari total panas yang dihasilkan. Oleh karena itu, panas radiasi umumnya hanya digunakan sebagai metode tambahan selain metode disipasi panas utama, dan umumnya tidak dipertimbangkan dalam rencana desain termal. Pengaruh suhu modul catu daya. Dalam aplikasi tertentu, suhu modul kontrol konverter umum lebih tinggi dari suhu lingkungan alami. Oleh karena itu, transfer energi kinetik radiasi kondusif untuk pembuangan panas. Namun, dalam beberapa kondisi, suhu beberapa sumber panas (papan perangkat elektronik, resistor daya tinggi, dll.) di sekitar modul kontrol lebih tinggi dari suhu modul daya, dan panas pancaran benda-benda ini akan meningkatkan suhu. dari modul kontrol.
Dalam rencana desain pembuangan panas, posisi relatif komponen periferal dari modul kontrol konverter harus diatur secara ilmiah sesuai dengan pengaruh yang akan ditimbulkan oleh radiasi panas. Ketika komponen panas dekat dengan modul kontrol konverter, untuk melemahkan efek pemanasan sumber radiasi, sirip tipis papan insulasi panas harus dimasukkan di antara modul kontrol dan komponen panas.
2, pembuangan panas transmisi
Dalam banyak aplikasi, panas yang dihasilkan pada substrat modul daya harus dipindahkan ke permukaan pembuangan panas yang panjang melalui komponen perpindahan panas. Dengan begitu, suhu substrat modul daya akan setara dengan jumlah suhu permukaan pembuangan panas, suhu komponen perpindahan panas, dan suhu kedua permukaan. Tahanan termal komponen perpindahan panas sebanding dengan panjang L antara keduanya, dan berbanding terbalik dengan luas penampang dan laju perpindahan panas antara keduanya. Penggunaan bahan baku yang tepat dan luas penampang juga dapat secara efektif mengurangi ketahanan termal dari komponen perpindahan panas. Ketika ruang dan biaya pemasangan diperbolehkan, radiator dengan ketahanan termal paling rendah harus digunakan. Perlu diingat bahwa jika suhu substrat modul daya sedikit menurun, waktu rata-rata antara kegagalan (MTBF) akan meningkat secara signifikan.
Bahan baku untuk produksi heat sink adalah elemen kunci yang mempengaruhi efisiensi, jadi Anda harus memperhatikan banyak aspek saat memilih. Di sebagian besar aplikasi, panas yang dihasilkan oleh modul daya akan ditransfer dari substrat ke unit pendingin atau komponen perpindahan panas. Namun, akan ada perbedaan suhu pada permukaan antara substrat modul daya dan komponen perpindahan panas. Jenis perbedaan suhu ini harus dikendalikan. Resistansi termal dihubungkan secara seri dalam loop kontrol pembuangan panas. Suhu substrat harus suhu permukaan dan komponen perpindahan panas. Jumlah suhu. Jika tidak dikendalikan, kenaikan suhu permukaan akan sangat jelas. Luas permukaan total harus sebesar mungkin, dan kehalusan permukaan harus dalam jarak 5 mil (0,005 kaki). Untuk menghilangkan ketidakrataan permukaan dengan lebih baik, Anda dapat mengisi permukaan dengan lem konduktif termal atau bantalan perpindahan panas. ) Setelah mengambil tindakan pencegahan yang tepat, resistansi termal permukaan dapat dikurangi hingga di bawah 0,1 /W. Hanya dengan mengurangi resistansi termal disipasi panas (RTH) atau mengurangi konsumsi daya (Ploss) suhu dapat dikurangi dan TAmax dapat ditingkatkan. Daya maksimum catu daya switching terkait dengan suhu adegan aplikasi. Parameter utama yang mempengaruhi output power loss Ploss, resistansi termal RTH dan catu daya switching tertinggi Suhu kasus TC. Catu daya switching dengan efisiensi tinggi dan pembuangan panas terbaik akan memiliki suhu yang lebih rendah. Ketika daya keluaran nominal dikeluarkan, suhu yang dapat digunakan akan menjadi marjinal. Suhu catu daya switching dengan efisiensi yang lebih rendah atau disipasi panas yang lemah akan lebih tinggi. Mereka harus aplikasi berpendingin udara atau diturunkan.
3, disipasi panas konveksi
Disipasi panas konveksi adalah metode disipasi panas yang paling umum digunakan untuk konverter daya Aipu. Konveksi secara umum dibagi menjadi konveksi alami dan konveksi paksa. Perpindahan panas dari permukaan blok panas ke gas statis sekitarnya pada suhu yang lebih rendah disebut konveksi alami; perpindahan panas dari permukaan blok panas ke gas fluida disebut konveksi paksa.
Keuntungan dari konveksi alami adalah sangat mudah diterapkan, tidak memerlukan kipas listrik, biaya rendah, dan memiliki keandalan yang tinggi dalam pembuangan panas. Namun, berbeda dengan konveksi paksa, untuk mencapai suhu substrat yang sama, diperlukan heat sink yang besar.
Desain radiator konveksi alami juga harus memperhatikan hal-hal berikut:
Umumnya, hanya parameter utama heat sink vertikal yang diberikan untuk heat sink. Efek disipasi panas aktual dari heat sink horizontal lemah. Jika pemasangan horizontal diperlukan, area radiator harus ditingkatkan dengan tepat, dan pembuangan panas konveksi paksa juga dapat digunakan.
