Três métodos eficazes para dissipação de calor de módulos de energia

Existem três métodos básicos para a transferência de energia do módulo de potência de uma área de alta temperatura para uma área de baixa temperatura: radiação, transmissão e convecção.

Radiação: A transferência de indução eletromagnética de calor gerado entre dois blocos de diferentes temperaturas.

Transmissão: A transferência da geração de calor por meio de um meio sólido.

Convecção: A transferência de calor através de um meio fluido (gás).

Em uma variedade de aplicações específicas, todos os três métodos de transferência de calor costumam ter diferentes níveis de efeito. Na maioria das aplicações, a convecção é o método de transferência de calor mais crítico. Se os outros dois métodos de dissipação de calor forem adicionados, o efeito real será melhor. No entanto, em algumas situações, esses dois métodos também podem ter efeitos contraproducentes. Portanto, ao projetar um sistema de dissipação de calor de alta qualidade, todos os três métodos de transferência de calor são considerados cuidadosamente.

módulo de potência

1, fonte de radiação, dissipação de calor

Quando duas interfaces com temperaturas diferentes se enfrentam, isso causará uma transferência contínua de radiação de calor.

A influência final da radiação na temperatura de certos blocos é determinada por muitos fatores: a diferença de temperatura de vários componentes, a orientação dos componentes relacionados, a suavidade da superfície dos componentes e seu espaçamento mútuo, etc. para analisar quantitativamente este elemento, mais a influência do próprio ambiente circundante' s troca de energia cinética radiativa, é muito complicado medir o dano da radiação à temperatura, e é difícil de calcular com precisão.

Na aplicação específica do módulo de controle do conversor de energia chaveada, é improvável que dependa exclusivamente da dissipação de calor radiante como método de resfriamento do conversor. Na maioria dos casos, a fonte radiante dissipa apenas 10% ou menos da geração total de calor. Portanto, o calor radiante geralmente é usado apenas como um método auxiliar, além do método chave de dissipação de calor, e geralmente não é considerado no plano de projeto térmico. A influência da temperatura do módulo de alimentação. Em aplicações específicas, a temperatura do módulo de controle do conversor geral é superior à temperatura ambiente natural. Portanto, a transferência de energia cinética radiante conduz à dissipação de calor. No entanto, sob algumas condições, a temperatura de algumas fontes de calor (placas de dispositivos eletrônicos, resistores de alta potência, etc.) ao redor do módulo de controle é maior do que a temperatura do módulo de potência, e o calor radiante desses objetos aumentará a temperatura do módulo de controle.

No plano de projeto de dissipação de calor, as posições relativas dos componentes periféricos do módulo de controle do conversor devem ser organizadas cientificamente de acordo com a influência que a radiação de calor irá causar. Quando os componentes quentes estão próximos ao módulo de controle do conversor, para enfraquecer o efeito de aquecimento da fonte de radiação, as aletas finas da placa de isolamento térmico devem ser inseridas entre o módulo de controle e os componentes quentes.

2, dissipação de calor de transmissão

Em muitas aplicações, o calor gerado no substrato do módulo de energia deve ser transferido para uma longa superfície de dissipação de calor por meio de componentes de transferência de calor. Dessa forma, a temperatura do substrato do módulo de potência será equivalente à soma da temperatura da superfície de dissipação de calor, a temperatura dos componentes de transferência de calor e a temperatura de ambas as superfícies. A resistência térmica dos componentes de transferência de calor é proporcional ao comprimento L entre os dois e inversamente proporcional à área da seção transversal e à taxa de transferência de calor entre os dois. O uso de matérias-primas e áreas transversais adequadas também pode reduzir efetivamente a resistência térmica dos componentes de transferência de calor. Quando o espaço de instalação e custo são permitidos, o radiador com a menor resistência térmica deve ser usado. Deve-se ter em mente que se a temperatura do substrato do módulo de potência diminuir ligeiramente, o tempo médio entre falhas (MTBF) aumentará significativamente.

As matérias-primas para a produção de dissipadores de calor são um elemento-chave que afeta a eficiência, portanto, você deve prestar atenção a muitos aspectos ao selecionar. Na maioria das aplicações, o calor gerado pelo módulo de energia será transferido do substrato para o dissipador de calor ou componentes de transferência de calor. No entanto, haverá uma diferença de temperatura na superfície entre o substrato do módulo de energia e os componentes de transferência de calor. Este tipo de diferença de temperatura deve ser controlado. A resistência térmica é conectada em série no circuito de controle de dissipação de calor. A temperatura do substrato deve ser a temperatura da superfície e os componentes de transferência de calor. A soma da temperatura. Se não for controlado, o aumento da temperatura da superfície será muito óbvio. A área total da superfície deve ser a maior possível e a lisura da superfície deve estar dentro de 5 mils (0,005 pés). A fim de remover melhor as irregularidades da superfície, você pode preencher a superfície com cola condutora térmica ou almofada de transferência de calor. ) Depois de tomar as contra-medidas adequadas, a resistência térmica da superfície pode ser reduzida para menos de 0,1 ℃ / W. Somente reduzindo a resistência térmica de dissipação de calor (RTH) ou reduzindo o consumo de energia (Ploss) a temperatura pode ser reduzida e o TAmax pode ser aumentado. A potência máxima da fonte chaveada está relacionada à temperatura do cenário da aplicação. Os principais parâmetros que afetam a perda de potência de saída Ploss, resistência térmica RTH e a temperatura do gabinete de fonte de alimentação de comutação mais alta. A fonte chaveada com alta eficiência e melhor dissipação de calor terá uma temperatura mais baixa. Quando a potência de saída nominal é emitida, sua temperatura utilizável será marginal. A temperatura de uma fonte de alimentação chaveada com menor eficiência ou fraca dissipação de calor será maior. Eles devem ser aplicativos refrigerados a ar ou com redução de capacidade.

3, dissipação de calor por convecção

Dissipação de calor por convecção é o método de dissipação de calor mais comumente usado para conversores de energia Aipu. A convecção é geralmente dividida em convecção natural e convecção forçada. A transferência de calor da superfície do bloco quente para o gás estático circundante a uma temperatura mais baixa é chamada de convecção natural; a transferência de calor da superfície do bloco quente para o gás fluido é chamada de convecção forçada.

As vantagens da convecção natural são que é muito fácil de implementar, não requer ventiladores elétricos, tem baixo custo e alta confiabilidade na dissipação de calor. No entanto, ao contrário da convecção forçada, para atingir a mesma temperatura do substrato, é necessário um grande dissipador de calor.

O projeto do radiador de convecção natural também deve prestar atenção ao seguinte:

Geralmente, apenas os parâmetros principais de dissipadores de calor verticais são fornecidos para dissipadores de calor. O efeito real de dissipação de calor do dissipador de calor horizontal é fraco. Se a instalação horizontal for necessária, a área do radiador deve ser aumentada apropriadamente e a dissipação de calor por convecção forçada também pode ser usada.