پنج نکته در مورد راه حل حرارتی منبع تغذیه سوئیچینگ توضیح داده شده است

همه ما می دانیم که وقتی منبع تغذیه سوئیچینگ کار می کند مقدار زیادی گرما تولید می شود. اگر حرارت را نتوان به موقع تخلیه کرد و در حد معقول نگه داشت، عملکرد عادی منبع تغذیه سوئیچینگ تحت تأثیر قرار می گیرد و منبع تغذیه سوئیچینگ در موارد جدی آسیب می بیند. به منظور بهبود قابلیت اطمینان منبع تغذیه سوئیچینگ، امروز چندین راه حل خنک کننده خاص برای منبع تغذیه سوئیچینگ را با شما به اشتراک خواهم گذاشت.

منابع تغذیه سوئیچینگ به طور گسترده ای در انواع مختلف تجهیزات الکترونیکی فعلی استفاده می شود و چگالی توان واحد آنها به طور مداوم در حال بهبود است. چگالی توان بالا از 25w/in3 در سال 1991، 36w/in3 در سال 1994، 52w/in3 در سال 1999 و 96w/in3 در سال 2001 تعریف شده است. به منظور بهبود قابلیت اطمینان منبع تغذیه سوئیچینگ، طراحی حرارتی یک بخش ضروری و مهم است. در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ

اگر افزایش دمای داخل منبع تغذیه سوئیچینگ خیلی زیاد باشد، باعث خرابی دستگاه های نیمه هادی حساس به دما، خازن های الکترولیتی و سایر اجزا می شود. زمانی که دما از مقدار معینی تجاوز کند، میزان شکست به طور تصاعدی افزایش می یابد. آمار نشان می دهد که قابلیت اطمینان قطعات الکترونیکی به ازای هر 2 درجه افزایش دما 10 درصد کاهش می یابد. امید به زندگی در افزایش دمای 50 درجه تنها 1/6 از آن در افزایش دمای 25 درجه است. علاوه بر تنش الکتریکی، دما مهمترین عامل موثر بر قابلیت اطمینان منابع تغذیه سوئیچینگ است. منابع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا دارای عناصر گرمایشی با توان بالا هستند و دما یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر قابلیت اطمینان آنها است.

طراحی حرارتی منبع تغذیه سوئیچینگ کامل شامل دو جنبه است: یکی نحوه کنترل تولید گرما از منبع گرما. دیگری نحوه اتلاف گرمای تولید شده توسط منبع گرما است، به طوری که افزایش دمای منبع تغذیه سوئیچینگ در محدوده مجاز کنترل می شود تا از قابلیت اطمینان منابع تغذیه سوئیچینگ اطمینان حاصل شود.

1. طراحی کنترل ارزش تولید گرما

اجزای اصلی گرمایش در منبع تغذیه سوئیچینگ عبارتند از: لوله های سوئیچینگ نیمه هادی، دیودهای قدرت، ترانسفورماتورهای فرکانس بالا، سلف فیلتر و غیره. اجزای مختلف روش های مختلفی برای کنترل تولید گرما دارند. لوله برق یکی از دستگاه هایی با تولید حرارت زیاد در منبع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا می باشد. کاهش تولید گرمای آن نه تنها می تواند قابلیت اطمینان لوله برق را بهبود بخشد، بلکه قابلیت اطمینان منبع تغذیه سوئیچینگ را نیز بهبود می بخشد و میانگین زمان بین خرابی ها (MTBF) را بهبود می بخشد. ). تولید گرمای لوله سوئیچ به دلیل از دست دادن ایجاد می شود و از دست دادن لوله سوئیچ شامل دو بخش است: تلفات فرآیند سوئیچینگ و تلفات در حالت. بنابراین برای کنترل و کاهش حرارت می توان اقدامات زیر را انجام داد.

1. کاهش تلفات در وضعیت اتلاف حالت روشن را می توان با انتخاب یک سوئیچ با مقاومت در حالت روشن کم کاهش داد.

2. از دست دادن سوئیچینگ به دلیل اندازه شارژ گیت و زمان سوئیچینگ ایجاد می شود. برای کاهش تلفات سوئیچینگ، می‌توان دستگاهی با سرعت سوئیچینگ سریع‌تر و زمان بازیابی کوتاه‌تر برای کاهش تلفات سوئیچینگ انتخاب کرد.

3. کاهش تلفات با طراحی روش های کنترل بهتر و فناوری بافر اهمیت بیشتری دارد. به عنوان مثال، فناوری سوئیچینگ نرم می تواند این تلفات را تا حد زیادی کاهش دهد.

4. تولید گرمای دیود برق را کاهش دهید. به طور کلی، هیچ فناوری کنترلی بهتری برای کاهش تلفات یکسو کننده AC و دیود اسنابر وجود ندارد. با انتخاب یک دیود با کیفیت می توان تلفات را کاهش داد.

5. برای یکسوسازی سمت ثانویه ترانسفورماتور، یک فناوری یکسوسازی همزمان کارآمدتر را می توان برای کاهش تلفات انتخاب کرد.

6. برای تلفات ناشی از مواد مغناطیسی با فرکانس بالا، باید تا حد امکان از اثر پوستی اجتناب شود. برای تأثیر ناشی از اثر پوستی، می توان از روش سیم پیچی چند رشته سیم های لعابی نازک به صورت موازی برای حل مشکل استفاده کرد.

2، طراحی حرارتی منبع تغذیه سوئیچینگ

برای اتلاف گرمای دستگاه گرمایش در اسرع وقت، طراحی اتلاف حرارت منبع تغذیه سوئیچینگ به طور کلی از جنبه های زیر در نظر گرفته می شود: رادیاتور، فن خنک کننده، pcb فلزی، ورق عایق رسانای حرارت و غیره. در طراحی واقعی، لازم است روش های فوق را به طور جامع در طراحی منبع تغذیه با توجه به نیاز مشتری و خود محصول و بهترین نسبت مقرون به صرفه به کار برد.

1. طراحی سینک حرارتی دستگاه های نیمه هادی

از آنجایی که گرمای تولید شده توسط دستگاه های نیمه هادی در منابع تغذیه سوئیچینگ غالب است، گرما عمدتاً از تلفات روشن، خاموش و رسانایی دستگاه های نیمه هادی ناشی می شود. از نظر توپولوژی مدار، استفاده از توپولوژی تبدیل سوئیچینگ صفر برای تولید رزونانس به طوری که ولتاژ یا جریان در مدار در زمان تقاطع صفر روشن یا خاموش شود، می تواند تلفات سوئیچینگ را به حداقل برساند، اما نمی تواند به طور کامل تلفات را از بین ببرد. لوله سوئیچ، بنابراین استفاده از اتلاف گرما این دستگاه روش رایج و اصلی است.

اصول اولیه انتخاب سینک حرارتی نیمه هادی سوئیچ پاور

(1) مبنای اصلی برای انتخاب هیت سینک

انتخاب هیت سینک برای دستگاه های نیمه هادی قدرت باید به طور جامع با توجه به توان تلف شده دستگاه، مقاومت حرارتی اتصال به کیس دستگاه، مقاومت حرارتی تماس و دمای محیط خنک کننده در نظر گرفته شود.

(2) الزامات نیروی اتصال بین دستگاه و هیت سینک

برای اینکه پس از مونتاژ، تماس حرارتی خوبی بین دستگاه و هیت سینک برقرار شود، باید نیروی نصب یا گشتاور نصب مناسبی داشته باشد. و در کاربردهای عملی، معمولاً لایه ای از مواد رسانای حرارتی بین دستگاه و هیت سینک اضافه می شود تا راندمان انتقال حرارت آن بهبود یابد و مقاومت حرارتی بین این دو کاهش یابد.

(3) شرایط خنک کننده درجه بندی رادیاتور

رادیاتور خود خنک شونده: دمای محیط ترجیحاً نباید بیشتر از 40 درجه باشد، پره های رادیاتور در حین نصب به صورت عمودی چیده شوند و سطح بالایی و پایینی آن مسدود نشود تا محیط و کانال مناسبی برای طبیعی بودن وجود داشته باشد. همرفت هوا در اطراف رادیاتور

رادیاتور هوا خنک: دمای هوای ورودی زیر 40 درجه کنترل می شود و سرعت باد در انتهای ورودی ترجیحاً 6 متر بر ثانیه است.

رادیاتور خنک کننده آب: دمای آب ورودی بالاتر از 35 درجه نیست. نرخ جریان آب با توجه به کل نیاز به گرما برای اتلاف گرما و اختلاف دمای طراحی بین آب ورودی و خروجی تعیین می شود.

(4) بررسی جامع انتخاب رادیاتور

انتخاب رادیاتورها باید به طور جامع محدوده ظرفیت اتلاف حرارت، روش خنک کننده، پارامترهای فنی و ویژگی های ساختاری رادیاتور را در نظر بگیرد. برای یک دستگاه فقط از پارامترهای فنی، ممکن است دو یا سه رادیاتور وجود داشته باشد که بتواند الزامات را برآورده کند، اما باید با خنک کننده و نصب ترکیب شود. ، قابلیت تعویض کلی و اقتصادی به طور جامع انتخاب شده است.

2. فن خنک کننده هوای طبیعی و خنک کننده هوای اجباری

در فرآیند طراحی واقعی منبع تغذیه سوئیچینگ، معمولاً از دو شکل خنک کننده هوای طبیعی و خنک کننده هوای اجباری با فن استفاده می شود. هنگام نصب هیت سینک طبیعی با هوا خنک، تیغه های هیت سینک باید به صورت عمودی به سمت بالا قرار گیرند. در صورت امکان می توان چندین سوراخ تهویه در اطراف محل نصب هیت سینک روی PCB ایجاد کرد تا جابجایی هوا تسهیل شود.

خنک کننده هوای اجباری از یک فن برای وادار کردن همرفت هوا استفاده می کند. بنابراین در طراحی مجرای هوا جهت محوری پره های هیت سینک باید با جهت خروجی هواکش مطابقت داشته باشد. برای داشتن یک اثر تهویه خوب، دستگاه هایی که اتلاف حرارت بیشتری دارند باید به اگزوز فن نزدیکتر باشند، در مورد فن اگزوز، مقاومت حرارتی هیت سینک در جدول زیر نشان داده شده است:

4. PCB فلزی

با کوچک‌سازی منابع تغذیه سوئیچینگ، قطعات نصب سطحی به طور گسترده در محصولات واقعی استفاده می‌شوند و در حال حاضر نصب هیت سینک بر روی دستگاه‌های برق دشوار است. در حال حاضر، برای غلبه بر این مشکل، PCB فلزی عمدتاً به عنوان حامل وسایل برقی، عمدتاً از جمله لمینت‌های روکش مسی مبتنی بر آلومینیوم و لمینت‌های روکش مسی مبتنی بر آهن استفاده می‌شود. PCB هسته مس دیگری وجود دارد. لایه میانی بستر یک لایه عایق صفحه مسی است که از یک ورق چسباننده پارچه فیبر شیشه ای اپوکسی با هدایت حرارتی بالا یا رزین اپوکسی با هدایت حرارتی بالا استفاده می کند. این می تواند اجزای smd را در هر دو طرف نصب کند و اجزای smd با قدرت بالا می توانند هیت سینک خود smd را مستقیماً روی PCB فلزی لحیم کرده و از صفحه فلزی موجود در PCB فلزی برای دفع گرما استفاده کنند.

5. چیدمان عناصر گرمایشی

عناصر گرمایش اصلی در منبع تغذیه سوئیچینگ، نیمه هادی های پرقدرت و رادیاتورهای آنها، ترانسفورماتورهای تبدیل توان و مقاومت های پرقدرت هستند. نیاز اساسی برای چیدمان عناصر گرمایشی، چیدمان آنها از کوچک به بزرگ با توجه به درجه تولید گرما است. هرچه ارزش حرارتی کمتر باشد، جهت باد مجرای هوای منبع تغذیه سوئیچینگ بیشتر باشد، دستگاه با ارزش حرارتی بزرگتر به اگزوز نزدیکتر می شود. پنکه.

به منظور بهبود راندمان تولید، چندین دستگاه قدرت اغلب بر روی یک هیت سینک بزرگ ثابت می شوند. در این زمان، هیت سینک باید تا حد امکان نزدیک به لبه PCB قرار گیرد. با این حال، باید حداقل فاصله ای بیش از 1 سانتی متر از پوسته یا سایر قسمت های منبع تغذیه سوئیچینگ وجود داشته باشد. اگر چند هیت سینک بزرگ روی یک برد مدار وجود دارد، باید موازی یکدیگر و موازی با جهت باد مجرای هوا باشند. در جهت عمودی، دستگاه هایی با تولید حرارت کم در پایین ترین لایه و دستگاه هایی با تولید حرارت زیاد در لایه های بالاتر قرار می گیرند. اجزای مولد گرما باید تا حد امکان دور از اجزای حساس به دما مانند خازن های الکترولیتی روی صفحه مدار چاپی قرار گیرند.

Sinda Thermal یک تولید کننده هیت سینک حرفه ای و باتجربه است، ما می توانیم انواع سینک های حرارتی را به مشتریان جهانی ارائه دهیم، ما می توانیم رقابتی ترین قیمت و سینک های حرارتی با کیفیت عالی را ارائه دهیم، لطفا در صورت داشتن هر گونه نیاز حرارتی آزادانه با ما تماس بگیرید.