Cómo diseñar un radiador 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 el 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, causará efectos adversos. Por lo tanto, al diseñar un módulo de potencia, el diseño de un sistema de disipación de calor se ha convertido en un vínculo importante.
1. Método de disipación de calor por convección
La disipación de calor por convección se refiere a la transferencia de calor a través del aire 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 usar convección natural son una implementación simple, bajo costo, sin necesidad de un ventilador de enfriamiento externo y alta confiabilidad. Para que la convección forzada alcance la temperatura del sustrato para un uso normal, requiere un disipador de calor más grande y ocupa espacio. Preste atención al diseño de los radiadores de convección natural. Si el radiador horizontal tiene un efecto de disipación de calor deficiente, el área del radiador debe aumentarse adecuadamente o la convección forzada para disipar el calor cuando se instala horizontalmente.
2. Método conductor de disipación de calor
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 de conducción de calor, de modo que la temperatura del sustrato sea igual a la temperatura de la superficie de disipación de calor, el aumento de temperatura del elemento de conducción de calor y el aumento de temperatura de las dos superficies de contacto. Suma. De esta manera, la energía térmica se puede volatilizar en un espacio efectivo para garantizar 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 considera el espacio de instalación y el costo, se debe utilizar el radiador con la menor resistencia térmica. Debido a que la temperatura del sustrato de la fuente de alimentación disminuye un poco, el tiempo medio entre fallas mejorará significativamente, se mejorará la estabilidad de la fuente de alimentación 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 hasta el disipador de calor o el elemento conductor de calor. Sin embargo, habrá una diferencia de temperatura en la superficie de contacto entre el sustrato de potencia 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 la 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 5 mils, es decir, dentro de 0.005 pulgadas. Para eliminar el desnivel de la superficie, la superficie de contacto debe llenarse con pegamento conductor térmico o almohadilla térmica. Después de tomar las medidas adecuadas, la resistencia térmica de la superficie de contacto puede reducirse a menos 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 aplicación. Los parámetros de influencia generalmente incluyen: pérdida de energía, resistencia térmica y temperatura máxima de la caja 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 potencia nominal de salida. Las fuentes de alimentación con menor eficiencia o mala disipación de calor tendrán un aumento de temperatura más alto porque requieren enfriamiento por aire o deben ser degradadas para su uso.
3. Método de disipación de calor por radiación
La disipación de calor por radiación es la transferencia radiativa sucesiva de calor 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 entorno 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 solo la disipación de calor por radiación, porque este método generalmente solo puede disipar el 10% o menos del calor total. Por lo general, se utiliza 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 entorno exterior, y la transferencia de radiación ayuda a la disipación general del calor. Sin embargo, en circunstancias especiales, las fuentes de calor cerca de la fuente de alimentación, como resistencias de alta potencia, placas de dispositivos, etc., la radiación de estos objetos hará que la temperatura del módulo de fuente de alimentación aumente.
