Descrizione della modalità di dissipazione del calore del modulo di potenza
Esistono tre metodi di dissipazione del calore per i moduli di potenza: convezione, conduzione e radiazione. Nelle applicazioni pratiche, la maggior parte di essi utilizza la convezione come principale metodo di dissipazione del calore. Se il design è appropriato, accoppiato con i due metodi di dissipazione del calore di conduzione e radiazione, l'effetto sarà massimizzato. Tuttavia, se il design è improprio, causerà effetti negativi. Pertanto, quando si progetta un modulo di potenza, la progettazione di un sistema di dissipazione del calore è diventata un collegamento importante.
1. Metodo di raffreddamento a convezione
La dissipazione del calore per convezione si riferisce al trasferimento di calore attraverso l'aria media fluida per ottenere l'effetto di dissipazione del calore. È il nostro metodo comune di dissipazione del calore. I metodi di convezione sono generalmente divisi in due tipi, convezione forzata e convezione naturale. La convezione forzata si riferisce al trasferimento di calore dalla superficie dell'oggetto di riscaldamento all'aria che scorre e la convezione naturale si riferisce al trasferimento di calore dalla superficie dell'oggetto di riscaldamento all'aria circostante a una temperatura inferiore. I vantaggi dell'utilizzo della convezione naturale sono la semplice implementazione, il basso costo, la mancanza di una ventola di raffreddamento esterna e l'elevata affidabilità. Affinché la convezione forzata raggiunga la temperatura del substrato per un uso normale, richiede un dissipatore di calore più grande e occupa spazio.
Prestare attenzione al design del radiatore a convezione naturale. Se il radiatore orizzontale ha scarso effetto di dissipazione del calore, l'area del radiatore deve essere opportunamente aumentata o forzata per dissipare il calore quando installato orizzontalmente.
2. Metodo di dissipazione del calore a conduzione
Quando il modulo di potenza è in uso, il calore sul substrato deve essere condotto sulla superficie di dissipazione del calore lontana attraverso l'elemento conduttore di calore, in modo che la temperatura del substrato sia uguale alla somma della temperatura della superficie dissipante di calore, l'aumento di temperatura dell'elemento conduttore di calore e l'aumento di temperatura delle due superfici di contatto.
In questo modo, l'energia termica può essere volatilizzata in uno spazio efficace per garantire che i componenti possano funzionare normalmente. La resistenza termica di un elemento termico è direttamente proporzionale alla lunghezza e inversamente proporzionale alla sua area della sezione trasversale e alla conduttività termica. Se lo spazio di installazione e il costo non vengono considerati, è necessario utilizzare il radiatore con la più piccola resistenza termica. Poiché la temperatura del substrato dell'alimentatore scende leggermente, il tempo medio tra i guasti sarà significativamente migliorato, la stabilità dell'alimentatore sarà migliorata e la durata sarà più lunga.
La temperatura è un fattore importante che influisce sulle prestazioni dell'alimentatore, quindi quando si sceglie un radiatore, è necessario concentrarsi sui suoi materiali di produzione. Nelle applicazioni pratiche, il calore generato dal modulo viene condotto dal substrato al dissipatore di calore o all'elemento conduttore di calore. Tuttavia, ci sarà una differenza di temperatura sulla superficie di contatto tra il substrato di potenza e l'elemento conduttore di calore, e questa differenza di temperatura deve essere controllata.
La temperatura del substrato deve essere la somma dell'aumento della temperatura della superficie di contatto e della temperatura dell'elemento conduttore del calore. Se non è controllato, l'aumento della temperatura della superficie di contatto sarà particolarmente significativo. Pertanto, l'area della superficie di contatto dovrebbe essere la più ampia possibile e la levigatezza della superficie di contatto dovrebbe essere compresa tra 5 mils, cioè entro 0,005 pollici.
Al fine di eliminare le irregolarità della superficie, la superficie di contatto deve essere riempita con colla termoconduttiva o cuscinetto termico. Dopo aver adottato le misure appropriate, la resistenza termica della superficie di contatto può essere ridotta al di sotto di 0,1 ° C / W. Solo riducendo la dissipazione del calore e la resistenza termica o il consumo energetico è possibile ridurre l'aumento della temperatura. La potenza massima di uscita dell'alimentatore è correlata alla temperatura dell'ambiente di applicazione. I parametri di influenza generalmente includono: perdita di potenza, resistenza termica e temperatura massima della cassa di alimentazione. Gli alimentatori con alta efficienza e migliore dissipazione del calore avranno un aumento di temperatura inferiore e la loro temperatura utilizzabile avrà un margine alla potenza nominale in uscita. Gli alimentatori con minore efficienza o scarsa dissipazione del calore avranno un aumento della temperatura più elevato perché richiedono il raffreddamento ad aria o devono essere declassati per l'uso.
3. Metodo di dissipazione del calore di radiazione
La dissipazione del calore per radiazione è il successivo trasferimento radiativo di calore che si verifica quando due interfacce con temperature diverse si fronteggiano. L'influenza della radiazione sulla temperatura di un singolo oggetto dipende da molti fattori, come la differenza di temperatura di vari componenti, l'esterno dei componenti, la posizione dei componenti e la distanza tra loro. Nelle applicazioni pratiche, questi fattori sono difficili da quantificare e, insieme all'influenza dello scambio di energia radiante dell'ambiente circostante, è difficile calcolare con precisione gli effetti disordinati della radiazione sulla temperatura.
Nelle applicazioni pratiche, è impossibile per un alimentatore utilizzare solo la dissipazione del calore per radiazione, perché questo metodo generalmente può dissipare solo il 10% o meno del calore totale. Di solito è usato come mezzo ausiliario del metodo principale di dissipazione del calore e generalmente non è considerato nella progettazione termica. Il suo effetto sulla temperatura. Nello stato di funzionamento dell'alimentatore, la sua temperatura è generalmente superiore alla temperatura dell'ambiente esterno e il trasferimento di radiazioni aiuta la dissipazione complessiva del calore. Tuttavia, in circostanze speciali, fonti di calore vicino all'alimentatore, come resistori ad alta potenza, schede di dispositivi, ecc., La radiazione di questi oggetti causerà l'aumento della temperatura del modulo di alimentazione.
