Tri efikasne metode za odvođenje toplote energetskih modula
Postoje tri osnovne metode za prijenos energije modula snage iz područja visoke temperature u područje niske temperature: zračenje, prijenos i konvekcija.
Zračenje: elektromagnetna indukcija prijenosa topline stvorene između dva bloka različitih temperatura.
Prijenos: Prijenos topline kroz čvrsti medij.
Konvekcija: prenos toplote kroz fluidni medij (gas)
U različitim specifičnim primenama, sve tri metode prenosa toplote često imaju različite nivoe efekta. U većini primjena, konvekcija je najkritičniji način prijenosa topline. Ako se dodaju druge dvije metode odvođenja topline, stvarni učinak će biti bolji. Međutim, u nekim situacijama ove dvije metode mogu imati i kontraproduktivne efekte. Stoga, prilikom projektovanja visokokvalitetnog sistema odvođenja toplote, treba pažljivo razmotriti sve tri metode prenosa toplote.
Modul za napajanje
1. Rasipanje topline izvora zračenja
Kada se dva sučelja s različitim temperaturama sučeljavaju jedno s drugim, to će uzrokovati kontinuirani prijenos topline zračenja.
Konačni uticaj zračenja na temperaturu pojedinih objekata determinisan je brojnim faktorima: temperaturnom razlikom različitih komponenti, orijentacijom srodnih komponenti, glatkoćom površine komponenti i rastojanjem između njih. Budući da ne postoji način da se kvantitativno analizira ovaj element, kao i utjecaj vlastite razmjene kinetičke energije iz okoline', vrlo je komplicirano izmjeriti štetu radijacije na temperaturu i teško je precizno izračunati.
U specifičnoj primjeni upravljačkog modula pretvarača prekidačkog napajanja, malo je vjerovatno da će se oslanjati samo na rasipanje topline zračenja kao metode hlađenja pretvarača. U većini slučajeva, izvor zračenja rasipa samo 10% ili manje ukupne proizvodnje topline. Stoga se zračenje topline općenito koristi samo kao pomoćna metoda uz ključnu metodu odvođenja topline i općenito se ne uzima u obzir u planu termičkog dizajna.
Utjecaj temperature modula napajanja. U specifičnim aplikacijama, temperatura općeg upravljačkog modula pretvarača je viša od prirodne temperature okoline.
Stoga je prijenos kinetičke energije zračenja pogodan za disipaciju topline. Međutim, pod određenim uslovima, temperatura nekih izvora toplote (ploče elektronskih uređaja, otpornici velike snage, itd.) oko kontrolnog modula je viša od temperature modula za napajanje, a toplota zračenja ovih objekata će povećati temperaturu kontrolnog modula.
U planu projektovanja odvođenja toplote, relativne pozicije perifernih komponenti kontrolnog modula pretvarača treba da budu naučno raspoređene prema uticaju koji će toplotno zračenje izazvati. Kada su vruće komponente blizu upravljačkog modula pretvarača, kako bi se oslabio učinak grijanja izvora zračenja, između kontrolnog modula i vrućih komponenti treba umetnuti tanka rebra toplotne izolacijske ploče.
2. Prijenos topline
U mnogim aplikacijama, toplina koja se stvara na podlozi modula napajanja mora se prenijeti na dugu površinu za disipaciju topline kroz komponente za prijenos topline. Na taj način će temperatura podloge energetskog modula biti ekvivalentna zbiru temperature površine za disipaciju topline, temperature komponenti za prijenos topline i temperature obje površine. Toplotni otpor komponenti za prijenos topline je proporcionalan dužini L između njih, i obrnuto proporcionalan površini poprečnog presjeka i brzini prijenosa topline između njih. Upotreba odgovarajućih sirovina i površina poprečnog presjeka također može efikasno smanjiti toplinsku otpornost komponenti za prijenos topline. Kada su prostor za ugradnju i troškovi dozvoljeni, treba koristiti radijator sa najmanjim toplotnim otporom. Treba imati na umu da ako se temperatura podloge energetskog modula neznatno smanji, srednje vrijeme između kvarova (MTBF) će se značajno povećati.
Sirovine za proizvodnju hladnjaka su ključni element koji utiče na efikasnost, tako da pri odabiru morate obratiti pažnju na mnoge aspekte. U većini aplikacija, toplota koju generiše energetski modul će se prenositi sa podloge na hladnjak ili komponente za prenos toplote. Međutim, postojat će temperaturna razlika na površini između podloge modula napajanja i komponenti za prijenos topline. Ova vrsta temperaturne razlike mora se kontrolisati. Toplotni otpor je povezan serijski u kontrolnoj petlji odvođenja topline. Temperatura podloge treba da bude temperatura površine i komponenti za prenos toplote. Zbir temperature. Ako se ne kontroliše, porast temperature površine će biti vrlo očigledan. Ukupna površina treba da bude što je moguće veća, a glatkoća površine treba da bude unutar 5 milja (0,005 stopa). Kako biste što bolje uklonili neravnine površine, površinu možete ispuniti termo provodljivim ljepilom ili jastučićem za prijenos topline. ) Nakon poduzimanja odgovarajućih protumjera, površinski toplinski otpor može se smanjiti na ispod 0,1 ℃/W. Samo smanjenjem toplotnog otpora rasipanja toplote (RTH) ili smanjenjem potrošnje energije (Ploss) može se smanjiti temperatura i povećati TAmax. Maksimalna snaga prekidačkog napajanja povezana je sa temperaturom scene aplikacije. Glavni parametri koji utiču na gubitak izlazne snage Ploss, termičku otpornost RTH i najvišu sklopku napajanja Temperatura slučaja TC. Prekidačko napajanje sa visokom efikasnošću i najboljim odvođenjem toplote imaće nižu temperaturu. Pri nominalnoj izlaznoj snazi, njihova dostupna temperaturna margina. Temperatura prekidačkog napajanja sa nižom efikasnošću ili slabim odvođenjem toplote će biti viša. Moraju biti hlađeni zrakom ili smanjeni za primjenu.
3. Konvekcijska disipacija topline
Konvekcijska disipacija topline je najčešće korištena metoda odvođenja topline za Epson energetske pretvarače. Konvekcija se općenito dijeli na dvije vrste: prirodna konvekcija i prisilna konvekcija. Prijenos topline sa površine vrućeg bloka na okolni statički plin s nižom temperaturom naziva se prirodna konvekcija; prijenos topline sa površine vrućeg bloka na tekući plin naziva se prisilna konvekcija.
Prednosti prirodne konvekcije su to što je vrlo jednostavna za implementaciju, ne zahtijeva električne ventilatore, niska je cijena i ima visoku pouzdanost u odvođenju topline. Međutim, za razliku od prisilne konvekcije, da bi se postigla ista temperatura podloge, potreban je veliki hladnjak.
Dizajn radijatora s prirodnom konvekcijom također treba obratiti pažnju na sljedeće:
Generalno, za hladnjak su dati samo glavni parametri vertikalnog hladnjaka. Stvarni efekat disipacije toplote horizontalnog hladnjaka je slab. Ako je potrebna horizontalna ugradnja, potrebno je na odgovarajući način povećati površinu radijatora, a može se koristiti i prisilna konvekcijska disipacija topline.
