Descripción del modo de disipación de calor del módulo de potencia.
Hay tres métodos de disipación de calor para los módulos de potencia: convección, conducción y radiación. En aplicaciones prácticas, la mayoría de ellos utilizan la convección como principal método de disipación de calor. Si el diseño es apropiado, junto con los dos métodos de disipación de calor de conducción y radiación, el efecto se maximizará. Sin embargo, si el diseño es inadecuado, provocará efectos adversos. Por lo tanto, al diseñar un módulo de potencia, diseñar un sistema de disipación de calor se ha convertido en un vínculo importante.
1. Método de enfriamiento por convección
La disipación de calor por convección se refiere a la transferencia de calor a través del aire del medio fluido para lograr el efecto de disipación de calor. Es nuestro método común de disipación de calor. Los métodos de convección generalmente se dividen en dos tipos, convección forzada y convección natural. La convección forzada se refiere a la transferencia de calor desde la superficie del objeto calefactor al aire que fluye, y la convección natural se refiere a la transferencia de calor desde la superficie del objeto calefactor al aire circundante a una temperatura más baja. Las ventajas de utilizar la convección natural son la implementación simple, el bajo costo, la ausencia de un ventilador de enfriamiento externo y la alta confiabilidad. Para que la convección forzada alcance la temperatura del sustrato para un uso normal, se requiere un disipador de calor más grande y ocupa espacio.
Preste atención al diseño del radiador de convección natural. Si el radiador horizontal tiene un efecto de disipación de calor deficiente, el área del radiador debe aumentarse apropiadamente o convección forzada para disipar el calor cuando se instala horizontalmente.
2. Método de disipación de calor por conducción
Cuando el módulo de potencia está en uso, el calor en el sustrato debe conducirse a la superficie de disipación de calor lejana a través del elemento conductor de calor, de modo que la temperatura del sustrato sea igual a la suma de la temperatura de disipación de calor. superficie, el aumento de temperatura del elemento conductor de calor y el aumento de temperatura de las dos superficies de contacto. De esta manera, la energía térmica se puede volatilizar en un espacio efectivo para asegurar que los componentes puedan funcionar normalmente. La resistencia térmica de un elemento térmico es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su área de sección transversal y conductividad térmica. Si no se consideran el espacio y el costo de instalación, se debe usar el radiador con la menor resistencia térmica. Debido a que la temperatura del sustrato de la fuente de alimentación desciende un poco, el tiempo medio entre fallas mejorará significativamente, la estabilidad de la fuente de alimentación mejorará y la vida útil será más larga.
La temperatura es un factor importante que afecta el rendimiento de la fuente de alimentación, por lo que al elegir un radiador, debe centrarse en sus materiales de fabricación. En aplicaciones prácticas, el calor generado por el módulo se conduce desde el sustrato al disipador de calor o al elemento conductor de calor. Sin embargo, habrá una diferencia de temperatura en la superficie de contacto entre el sustrato de energía y el elemento conductor de calor, y esta diferencia de temperatura debe controlarse. La temperatura del sustrato debe ser la suma del aumento de temperatura de la superficie de contacto y la temperatura del elemento conductor de calor. Si no se controla, el aumento de temperatura de la superficie de contacto será particularmente significativo. Por lo tanto, el área de la superficie de contacto debe ser lo más grande posible y la suavidad de la superficie de contacto debe estar dentro de las 5 milésimas de pulgada, es decir, dentro de 0,005 pulgadas.
Para eliminar las irregularidades de la superficie, la superficie de contacto debe rellenarse con pegamento conductor térmico o almohadilla térmica. Después de tomar las medidas adecuadas, la resistencia térmica de la superficie de contacto puede reducirse por debajo de 0,1 ° C / W. Solo reduciendo la disipación de calor y la resistencia térmica o el consumo de energía se puede reducir el aumento de temperatura. La potencia de salida máxima de la fuente de alimentación está relacionada con la temperatura del entorno de la aplicación. Los parámetros que influyen generalmente incluyen: pérdida de potencia, resistencia térmica y temperatura máxima de la carcasa de la fuente de alimentación. Las fuentes de alimentación con alta eficiencia y mejor disipación de calor tendrán un aumento de temperatura más bajo y su temperatura utilizable tendrá un margen en la salida de potencia nominal. Las fuentes de alimentación con menor eficiencia o mala disipación de calor tendrán un aumento de temperatura mayor porque requieren enfriamiento por aire o deben reducirse para su uso.
3. Método de disipación de calor por radiación
La disipación de calor por radiación es la transferencia sucesiva de calor por radiación que se produce cuando dos interfaces con diferentes temperaturas se enfrentan entre sí. La influencia de la radiación en la temperatura de un solo objeto depende de muchos factores, como la diferencia de temperatura de varios componentes, el exterior de los componentes, la posición de los componentes y la distancia entre ellos. En aplicaciones prácticas, estos factores son difíciles de cuantificar y, junto con la influencia del propio intercambio de energía radiante del medio ambiente circundante &, es difícil calcular con precisión los efectos desordenados de la radiación sobre la temperatura.
En aplicaciones prácticas, es imposible que una fuente de alimentación utilice únicamente la disipación de calor por radiación, porque este método generalmente solo puede disipar el 10% o menos del calor total. Por lo general, se usa como un medio auxiliar del método principal de disipación de calor y generalmente no se considera en el diseño térmico. Su efecto sobre la temperatura. En el estado de funcionamiento de la fuente de alimentación, su temperatura es generalmente más alta que la temperatura del ambiente exterior, y la transferencia de radiación ayuda a la disipación general del calor. Sin embargo, en circunstancias especiales, las fuentes de calor cercanas a la fuente de alimentación, como resistencias de alta potencia, placas de dispositivos, etc., la radiación de estos objetos provocará un aumento de la temperatura del módulo de la fuente de alimentación.
