Tři efektivní metody pro odvod tepla výkonových modulů
Existují dva základní způsoby přenosu energie výkonového modulu z oblasti s vysokou teplotou do oblasti s nízkou teplotou: záření a konvekce.
Radiace: Elektromagnetický indukční přenos tepla generovaného mezi dvěma bloky různých teplot.
Konvekce: přenos tepla tekutým médiem (plynem).
V různých specifických aplikacích mají všechny tři způsoby přenosu tepla často různé úrovně účinku. Ve většině aplikací je nejkritičtější metodou přenosu tepla konvekce. Pokud se přidají další dvě metody odvodu tepla, skutečný efekt bude lepší. V některých situacích však mohou mít tyto dvě metody také kontraproduktivní účinky. Při návrhu vysoce kvalitního systému odvodu tepla je proto třeba pečlivě zvážit všechny tři způsoby přenosu tepla.
Napájecí modul
1. Odvod tepla zdroje záření
Když proti sobě stojí dvě rozhraní s různými teplotami, způsobí to nepřetržitý radiační přenos tepla.
Konečný vliv záření na teplotu určitých objektů je dán mnoha faktory: teplotním rozdílem různých součástí, orientací souvisejících součástí, hladkostí povrchu součástí a vzdáleností mezi nimi. Protože neexistuje žádný způsob, jak kvantitativně analyzovat tento prvek, plus vliv okolního prostředí' vlastní výměna radiační kinetické energie, je velmi komplikované měřit poškození záření vůči teplotě a je obtížné přesně vypočítat.
Ve specifické aplikaci řídicího modulu měniče spínaného napájení je nepravděpodobné, že by se jako způsob chlazení měniče spoléhalo pouze na odvod tepla. Ve většině případů sálavý zdroj rozptýlí pouze 10 % nebo méně z celkové produkce tepla. Proto se sálavé teplo obecně používá pouze jako pomocná metoda kromě klíčové metody odvodu tepla a plán tepelného návrhu obecně nezohledňuje jeho účinek. Vliv teploty napájecího modulu. Ve specifických aplikacích je teplota obecného řídicího modulu měniče vyšší než přirozená okolní teplota. Přenos kinetické energie zářením proto přispívá k odvodu tepla. Za určitých podmínek je však teplota některých zdrojů tepla (desky elektronických zařízení, vysokovýkonové rezistory atd.) v okolí řídicího modulu vyšší než teplota výkonového modulu a sálavé teplo těchto objektů zvýší teplotu řídicího modulu.
V plánu návrhu odvodu tepla by měly být vzájemné polohy periferních součástí řídicího modulu převodníku vědecky uspořádány podle vlivu, který tepelné záření způsobí. Když jsou horké součásti blízko řídicího modulu převodníku, aby se zeslabil tepelný účinek zdroje záření, měla by být tenká žebra tepelně izolační desky vložena mezi řídicí modul a horké součásti.
2. Odvod tepla konvekcí
Konvekční odvod tepla je nejběžněji používanou metodou odvodu tepla u výkonových měničů Epson. Konvekce se obecně dělí na dva typy: přirozená konvekce a nucená konvekce. Přenos tepla z povrchu horkého bloku do okolního statického plynu s nižší teplotou se nazývá přirozená konvekce; přenos tepla z povrchu horkého bloku do tekutého plynu se nazývá nucená konvekce.
Výhody přirozené konvekce jsou, že je velmi snadné ji implementovat, nevyžaduje elektrické ventilátory, má nízkou cenu a má vysokou spolehlivost v odvodu tepla. Na rozdíl od nucené konvekce je však pro dosažení stejné teploty substrátu zapotřebí velký chladič.
Při návrhu přirozeného konvekčního radiátoru je také třeba věnovat pozornost následujícímu:
Obecně jsou u chladiče uvedeny pouze hlavní parametry vertikálního chladiče. Skutečný efekt rozptylu tepla horizontálního chladiče je slabý. Pokud je požadována horizontální instalace, měla by být plocha radiátoru přiměřeně zvětšena a lze také použít nucený odvod tepla konvekcí.
