سه روش موثر برای اتلاف حرارت ماژول های قدرت

سه روش اساسی برای انتقال انرژی ماژول قدرت از ناحیه با دمای بالا به ناحیه دمای پایین وجود دارد: تابش، انتقال و همرفت.

تابش: انتقال القای الکترومغناطیسی گرمای تولید شده بین دو بلوک با دماهای مختلف.

انتقال: انتقال حرارت از طریق یک محیط جامد.

همرفت: انتقال حرارت از طریق محیط سیال (گاز)

در انواع کاربردهای خاص، هر سه روش انتقال حرارت اغلب سطوح متفاوتی از اثر را دارند. در بیشتر کاربردها، همرفت بحرانی ترین روش انتقال حرارت است. اگر دو روش دیگر اتلاف گرما اضافه شوند، اثر واقعی بهتر خواهد بود. با این حال، در برخی شرایط، این دو روش ممکن است اثرات معکوس نیز داشته باشند. بنابراین، هنگام طراحی یک سیستم اتلاف حرارت با کیفیت بالا، باید هر سه روش انتقال حرارت را به دقت در نظر گرفت.

ماژول برق

1. اتلاف حرارت منبع تابش

هنگامی که دو رابط با دماهای مختلف روبروی یکدیگر قرار گیرند، باعث انتقال مداوم تابش گرما می شود.

تأثیر نهایی تابش بر دمای اجسام خاص توسط عوامل بسیاری تعیین می شود: تفاوت دمای اجزای مختلف، جهت گیری اجزای مرتبط، صاف بودن سطح اجزا و فاصله بین آنها. از آنجایی که هیچ راهی برای تجزیه و تحلیل کمی این عنصر وجود ندارد، بعلاوه تأثیر تبادل انرژی جنبشی تابشی محیط اطراف'؛ اندازه‌گیری آسیب تشعشع به دما بسیار پیچیده است و به‌دقت آن دشوار است. محاسبه.

در کاربرد خاص ماژول کنترل مبدل منبع تغذیه سوئیچینگ، بعید است که تنها به اتلاف گرمای تابشی به عنوان روش خنک کننده مبدل متکی باشد. در بیشتر موارد، منبع تابشی تنها 10٪ یا کمتر از کل تولید گرما را از بین می برد. بنابراین، گرمای تابشی عموماً تنها به عنوان یک روش کمکی در کنار روش اتلاف حرارت کلیدی استفاده می شود و عموماً در طرح طراحی حرارتی مورد توجه قرار نمی گیرد.

تأثیر دمای ماژول منبع تغذیه. در کاربردهای خاص، دمای ماژول کنترل مبدل عمومی بالاتر از دمای طبیعی محیط است.

بنابراین، انتقال انرژی جنبشی تابشی منجر به اتلاف گرما می شود. اما در برخی شرایط دمای برخی از منابع حرارتی (بردهای دستگاه های الکترونیکی، مقاومت های پرقدرت و ...) در اطراف ماژول کنترل بیشتر از دمای ماژول پاور است و گرمای تابشی این اجسام باعث افزایش دما می شود. از ماژول کنترل

در طرح طراحی اتلاف گرما، موقعیت های نسبی اجزای جانبی ماژول کنترل مبدل باید مطابق با تأثیری که تابش گرما ایجاد می کند، به صورت علمی مرتب شود. هنگامی که اجزای داغ به ماژول کنترل مبدل نزدیک هستند، برای تضعیف اثر گرمایش منبع تابش، باید پره های نازک تخته عایق حرارتی بین ماژول کنترل و اجزای داغ قرار داده شود.

2. اتلاف حرارت انتقالی

در بسیاری از کاربردها، گرمای تولید شده روی بستر ماژول قدرت باید از طریق اجزای انتقال حرارت به یک سطح اتلاف حرارت طولانی منتقل شود. به این ترتیب، دمای بستر ماژول قدرت معادل مجموع دمای سطح اتلاف حرارت، دمای اجزای انتقال حرارت و دمای هر دو سطح خواهد بود. مقاومت حرارتی اجزای انتقال حرارت متناسب با طول L بین این دو است و با سطح مقطع و سرعت انتقال حرارت بین این دو نسبت معکوس دارد. استفاده از مواد اولیه مناسب و سطوح مقطع نیز می تواند به طور موثر مقاومت حرارتی اجزای انتقال حرارت را کاهش دهد. زمانی که فضای نصب و هزینه مجاز باشد، باید از رادیاتور با کمترین مقاومت حرارتی استفاده شود. باید در نظر داشت که اگر دمای بستر ماژول پاور اندکی کاهش یابد، میانگین زمان بین خرابی ها (MTBF) به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

مواد اولیه برای تولید هیت سینک یک عنصر کلیدی است که بر راندمان تأثیر می گذارد، بنابراین هنگام انتخاب باید به جنبه های زیادی توجه کرد. در اکثر کاربردها، گرمای تولید شده توسط ماژول قدرت از زیرلایه به هیت سینک یا اجزای انتقال حرارت منتقل می شود. با این حال، یک اختلاف دما در سطح بین بستر ماژول قدرت و اجزای انتقال حرارت وجود خواهد داشت. این نوع اختلاف دما باید کنترل شود. مقاومت حرارتی به صورت سری در حلقه کنترل اتلاف گرما متصل می شود. دمای بستر باید دمای سطح و اجزای انتقال حرارت باشد. مجموع دما. اگر کنترل نشود، افزایش دمای سطح بسیار آشکار خواهد بود. سطح کل باید تا حد امکان بزرگ باشد و صافی سطح باید در 5 میل (0.005 فوت) باشد. برای از بین بردن بهتر ناهمواری های سطح، می توانید سطح را با چسب رسانای حرارتی یا پد انتقال حرارت پر کنید. ) پس از انجام اقدامات متقابل مناسب، مقاومت حرارتی سطح را می توان به زیر 0.1 ℃/W کاهش داد. فقط با کاهش مقاومت حرارتی اتلاف حرارت (RTH) یا کاهش مصرف برق (Ploss) می توان دما را کاهش داد و TAmax را افزایش داد. حداکثر توان منبع تغذیه سوئیچینگ به دمای صحنه برنامه مربوط می شود. پارامترهای اصلی که بر افت توان خروجی تأثیر می گذارد، مقاومت حرارتی RTH و بالاترین منبع تغذیه سوئیچینگ دمای مورد TC. منبع تغذیه سوئیچینگ با راندمان بالا و بهترین اتلاف گرما دمای کمتری خواهد داشت. در خروجی توان خروجی اسمی، حاشیه دمای موجود آنها. دمای منبع تغذیه سوئیچینگ با راندمان کمتر یا اتلاف حرارت ضعیف بیشتر خواهد بود. آنها باید با هوا خنک شوند یا برای کاربرد کاهش یافته باشند.

3. اتلاف حرارت جابجایی

اتلاف گرمای جابجایی متداول ترین روش اتلاف حرارت برای مبدل های برق اپسون است. همرفت به طور کلی به دو نوع همرفت طبیعی و همرفت اجباری تقسیم می‌شود. انتقال حرارت از سطح بلوک داغ به گاز ساکن اطراف با دمای پایین تر، همرفت طبیعی نامیده می شود. انتقال حرارت از سطح بلوک داغ به گاز سیال را همرفت اجباری می گویند.

مزایای جابجایی طبیعی این است که اجرای آن بسیار آسان است، نیازی به فن های برقی ندارد، قیمت پایینی دارد و قابلیت اطمینان بالایی در اتلاف گرما دارد. با این حال، بر خلاف جابجایی اجباری، برای دستیابی به دمای یکسان بستر، یک هیت سینک بزرگ مورد نیاز است.

در طراحی رادیاتور همرفت طبیعی باید به موارد زیر نیز توجه شود:

به طور کلی، تنها پارامترهای اصلی هیت سینک عمودی برای هیت سینک آورده شده است. اثر اتلاف حرارت واقعی سینک حرارتی افقی ضعیف است. در صورت نیاز به نصب افقی، مساحت رادیاتور باید به طور مناسب افزایش یابد و همچنین می توان از اتلاف گرمای جابجایی اجباری استفاده کرد.