Cinci puncte elaborează soluția termică de comutare a sursei de alimentare
Știm cu toții că o cantitate mare de căldură va fi generată atunci când sursa de comutație funcționează. Dacă căldura nu poate fi descărcată la timp și menținută la un nivel rezonabil, funcționarea normală a sursei de alimentare în comutație va fi afectată, iar sursa de alimentare în comutație va fi deteriorată în cazuri grave. Pentru a îmbunătăți fiabilitatea sursei de alimentare în comutație, voi împărtăși cu voi câteva soluții specifice de răcire pentru sursa de alimentare în comutație astăzi.
Sursele de alimentare cu comutare au fost utilizate pe scară largă în diferite tipuri de echipamente electronice curente, iar densitatea de putere a unității lor se îmbunătățește constant. Densitatea mare de putere este definită de la 25w/in3 în 1991, 36w/in3 în 1994, 52w/in3 în 1999 și 96w/in3 în 2001. Pentru a îmbunătăți fiabilitatea sursei de comutare, designul termic este o parte esențială și importantă. în proiectarea sursei de alimentare cu comutare.
Dacă creșterea temperaturii în interiorul sursei de comutare este prea mare, va cauza defecțiunea dispozitivelor semiconductoare sensibile la temperatură, a condensatoarelor electrolitice și a altor componente. Când temperatura depășește o anumită valoare, rata de eșec crește exponențial. Statisticile arată că fiabilitatea componentelor electronice scade cu 10 la sută pentru fiecare creștere de 2 grade a temperaturii; speranța de viață la o creștere a temperaturii de 50 de grade este doar 1/6 din cea la o creștere a temperaturii de 25 de grade. Pe lângă stresul electric, temperatura este cel mai important factor care afectează fiabilitatea comutării surselor de alimentare. Sursele de alimentare cu comutare de înaltă frecvență au elemente de încălzire de mare putere, iar temperatura este unul dintre cei mai importanți factori care afectează fiabilitatea lor.
Un proiect termic complet al sursei de alimentare cu comutare include două aspecte: unul este modul de control al generării de căldură a sursei de căldură; celălalt este modul de a disipa căldura generată de sursa de căldură, astfel încât creșterea temperaturii sursei de alimentare cu comutație să fie controlată în intervalul permis pentru a asigura fiabilitatea surselor de alimentare comutate.
1. Proiectarea controlului valorii generatoare de căldură
Principalele componente de încălzire din sursa de comutație sunt tuburile de comutare semiconductoare, diode de putere, transformatoare de înaltă frecvență, inductori de filtru etc. Diferitele componente au metode diferite de control al generării de căldură. Tubul de alimentare este unul dintre dispozitivele cu generare mare de căldură în sursa de alimentare cu comutare de înaltă frecvență. Reducerea generării sale de căldură poate nu numai să îmbunătățească fiabilitatea tubului de alimentare, ci și să îmbunătățească fiabilitatea sursei de alimentare cu comutare și să îmbunătățească timpul mediu dintre defecțiuni (MTBF). ). Generarea de căldură a tubului de comutare este cauzată de pierdere, iar pierderea tubului de comutare constă din două părți: pierderea procesului de comutare și pierderea în starea de pornire. Prin urmare, se pot lua următoarele măsuri pentru controlul și reducerea căldurii.
1. Reduceți pierderea în starea de pornire Pierderea în starea de pornire poate fi redusă prin selectarea unui comutator cu rezistență scăzută la starea de pornire.
2. Pierderea de comutare este cauzată de mărimea încărcăturii porții și de timpul de comutare. Pentru a reduce pierderea de comutare, poate fi selectat un dispozitiv cu o viteză de comutare mai mare și un timp de recuperare mai scurt pentru a reduce pierderea de comutare.
3. Este mai important să se reducă pierderile prin proiectarea unor metode de control mai bune și tehnologie de tamponare. De exemplu, tehnologia soft switching poate reduce foarte mult această pierdere.
4. Reduceți generarea de căldură a diodei de putere. În general, nu există o tehnologie de control mai bună pentru a reduce pierderea redresorului AC și a diodei de amortizare. Pierderea poate fi redusă prin selectarea unei diode de înaltă calitate.
5. Pentru rectificarea părții secundare a transformatorului, poate fi selectată o tehnologie de rectificare sincronă mai eficientă pentru a reduce pierderile.
6. Pentru pierderea cauzată de materialele magnetice de înaltă frecvență, efectul pielii trebuie evitat pe cât posibil. Pentru influența cauzată de efectul pielii, metoda de înfășurare a mai multor fire de fire emailate subțiri în paralel poate fi folosită pentru a rezolva problema.
2, designul termic al sursei de alimentare cu comutare
Pentru a disipa căldura dispozitivului de încălzire cât mai curând posibil, proiectarea de disipare a căldurii a sursei de alimentare cu comutație este, în general, luată în considerare din următoarele aspecte: radiator, ventilator de răcire, pcb metalic, tablă termoconductoare izolatoare etc. proiectarea reală, este necesar să se aplice în mod cuprinzător metodele de mai sus la proiectarea sursei de alimentare în conformitate cu cerințele clientului și ale produsului în sine și cel mai bun raport cost-eficiență.
1. Proiectarea radiatorului dispozitivelor semiconductoare
Deoarece căldura generată de dispozitivele semiconductoare este dominantă în comutarea surselor de alimentare, căldura provine în principal din pornirea, oprirea și pierderile de conducție ale dispozitivelor semiconductoare. În ceea ce privește topologia circuitului, utilizarea topologiei de conversie cu comutare zero pentru a genera rezonanță, astfel încât tensiunea sau curentul din circuit să fie pornit sau oprit la trecerea cu zero poate minimiza pierderea de comutare, dar nu poate elimina complet pierderea comutați tubul, astfel încât utilizarea disipării căldurii Dispozitivul este metoda comună și principală.
Principii de bază ale selectării radiatorului semiconductorului comutatorului de alimentare
(1) Baza de bază pentru selectarea radiatorului
Alegerea radiatorului pentru dispozitivele semiconductoare de putere trebuie luată în considerare în mod cuprinzător în funcție de puterea disipată a dispozitivului, rezistența termică de la joncțiune la carcasă a dispozitivului, rezistența termică de contact și temperatura mediului de răcire.
(2) Cerințe privind forța de fixare între dispozitiv și radiator
Pentru a avea un contact termic bun între dispozitiv și radiatorul după asamblare, acesta trebuie să aibă o forță de instalare sau un cuplu de instalare adecvat. Iar în aplicațiile practice, se adaugă de obicei un strat de material conductiv termic între dispozitiv și radiator pentru a îmbunătăți eficiența transferului de căldură și pentru a reduce rezistența termică dintre cele două.
(3) Condițiile nominale de răcire ale radiatorului
Radiator cu auto-răcire: temperatura ambiantă nu ar trebui să fie mai mare de 40 de grade, aripioarele radiatorului trebuie aranjate vertical în timpul instalării, iar fețele superioare și inferioare nu trebuie blocate, astfel încât să existe un mediu și un canal bun pentru natural convecția aerului în jurul radiatorului.
Radiator răcit cu aer: temperatura aerului de intrare este controlată sub 40 de grade, iar viteza vântului la capătul de admisie este de preferință de 6 m/s.
Radiator de răcire cu apă: temperatura apei de intrare nu este mai mare de 35 de grade. Debitul de apă este determinat în funcție de necesarul total de căldură pentru disiparea căldurii și diferența de temperatură de proiectare dintre apa de intrare și ieșire.
(4) O analiză cuprinzătoare a selecției radiatoarelor
Selectarea radiatoarelor ar trebui să ia în considerare în mod cuprinzător gama capacității de disipare a căldurii, metoda de răcire, parametrii tehnici și caracteristicile structurale ale radiatorului. Pentru un dispozitiv doar din parametrii tehnici, pot exista două sau trei radiatoare care pot îndeplini cerințele, dar ar trebui să fie combinate cu răcirea și instalarea. , interschimbabilitatea generală și economia sunt selectate cuprinzător.
2. Răcire naturală cu aer prin ventilator și răcire cu aer forțat
În procesul de proiectare propriu-zis de comutare a sursei de alimentare, sunt utilizate de obicei două forme de răcire naturală cu aer și răcire cu aer forțat prin ventilator. Când instalați radiatorul natural răcit cu aer, lamele radiatorului trebuie așezate vertical în sus. Dacă este posibil, mai multe orificii de ventilație pot fi găurite în jurul poziției de instalare a radiatorului de pe PCB pentru a facilita convecția aerului.
Răcirea forțată cu aer folosește un ventilator pentru a forța convecția aerului. Prin urmare, în proiectarea conductei de aer, direcția axială a palelor radiatorului ar trebui să fie în concordanță cu direcția de evacuare a ventilatorului. Pentru a avea un efect de ventilație bun, dispozitivele cu disipare mai mare a căldurii ar trebui să fie mai apropiate Ventilator de evacuare, în cazul unui ventilator de evacuare, rezistența termică a radiatorului este prezentată în tabelul de mai jos:
4. PCB metalic
Odată cu miniaturizarea surselor de alimentare cu comutare, componentele montate pe suprafață sunt utilizate pe scară largă în produsele reale și este dificil să instalați radiatoare pe dispozitivele de alimentare în acest moment. În prezent, pentru a depăși această problemă, PCB-ul metalic este utilizat în principal ca suport al dispozitivelor de alimentare, inclusiv în principal laminate placate cu cupru pe bază de aluminiu și laminate placate cu cupru pe bază de fier. Există un alt PCB cu miez de cupru. Stratul mijlociu al substratului este un strat de izolație cu plăci de cupru, care adoptă o foaie de lipire din pânză din fibră de sticlă epoxidică cu conductivitate termică ridicată sau o rășină epoxidice cu conductivitate termică ridicată. Poate monta componente smd pe ambele părți, iar componentele smd de mare putere pot fi Lipiți propriul radiator al smd direct pe PCB-ul metalic și folosiți placa metalică din PCB-ul metalic pentru a disipa căldura.
5. Dispunerea elementelor de încălzire
Principalele elemente de încălzire din sursa de comutare sunt semiconductori de mare putere și radiatoarele acestora, transformatoarele de conversie a puterii și rezistențele de mare putere. Cerința de bază pentru amenajarea elementelor de încălzire este aranjarea acestora de la mic la mare în funcție de gradul de generare de căldură. Cu cât puterea calorică este mai mică, cu atât direcția vântului este mai mare a conductei de aer de alimentare cu comutare, cu atât dispozitivul cu puterea calorică mai mare este mai aproape de evacuare. ventilator.
Pentru a îmbunătăți eficiența producției, mai multe dispozitive de alimentare sunt adesea fixate pe același radiator mare. În acest moment, radiatorul trebuie plasat cât mai aproape de marginea PCB-ului. Cu toate acestea, ar trebui să existe cel puțin o distanță mai mare de 1 cm față de carcasă sau alte părți ale sursei de alimentare comutatoare. Dacă există mai multe radiatoare mari pe o placă de circuit, acestea ar trebui să fie paralele între ele și paralele cu direcția vântului a conductei de aer. Pe verticală, dispozitivele cu generare scăzută de căldură sunt dispuse în stratul cel mai de jos, iar dispozitivele cu generare mare de căldură sunt dispuse în straturi superioare. Componentele generatoare de căldură trebuie amplasate cât mai departe posibil de componentele sensibile la temperatură, cum ar fi condensatoarele electrolitice, pe structura PCB.
Sinda Thermal este un producător profesionist și cu experiență de radiatoare, putem oferi varietăți de radiatoare clienților globali, putem oferi cel mai competitiv preț și radiatoare de calitate superioară, vă rugăm să ne contactați liber dacă aveți cerințe termice.
