Es gibt drei effektive Methoden zum Kühlen eines Leistungsmoduls
Es gibt drei grundlegende Methoden für die Energieübertragung von Leistungsmodulen von einem Hochtemperaturbereich zu einem Niedertemperaturbereich: Strahlung, Übertragung und Konvektion.
Strahlung: Elektromagnetische Induktionsübertragung von Wärme zwischen zwei Objekten unterschiedlicher Temperatur.
Übertragung: Übertragung von Wärme durch ein festes Medium.
Konvektion: Übertragung von Wärme durch ein flüssiges Medium (Luft).
1, Strahlungswärmeableitung
Wenn zwei Grenzflächen mit unterschiedlichen Temperaturen aufeinandertreffen, wird eine kontinuierliche Strahlungsübertragung von Wärme verursacht.
Der endgültige Einfluss der Strahlung auf die Temperatur einiger Objekte hängt von vielen Faktoren ab: dem Temperaturunterschied jeder Komponente, der Ausrichtung verwandter Komponenten, der Glätte der Oberfläche von Komponenten und dem Abstand zwischen ihnen.
Da es keine Möglichkeit gibt, diesen Faktor zu quantifizieren, ist es in Verbindung mit dem Einfluss des kinetischen Strahlungsenergieaustauschs der Umgebung selbst schwierig, den Schaden der Strahlung an der Temperatur zu berechnen, was kompliziert und schwierig genau zu berechnen ist.
In der spezifischen Anwendung des schaltenden Leistungswandler-Steuermoduls ist es unwahrscheinlich, dass die Strahlungswärmeableitung allein als Kühlmodus des Wandlers verwendet wird.
In den meisten Fällen führt die Strahlungsquelle nur 10 Prozent oder weniger der Gesamtwärme ab. Daher ist die Strahlungswärmeableitung im Allgemeinen nur ein Hilfsweg zusätzlich zum Schlüsselwärmeableitungsverfahren, und das thermische Designschema berücksichtigt im Allgemeinen nicht seinen Einfluss auf die Temperatur des Leistungsmoduls.
In der konkreten Anwendung ist die Temperatur des Umrichtersteuermoduls höher als die natürliche Umgebungstemperatur, so dass die kinetische Strahlungsenergieübertragung der Wärmeabfuhr förderlich ist.
In einigen Fällen ist jedoch die Temperatur einiger Wärmequellen um das Steuermodul herum (elektronische Geräteplatine, Hochleistungswiderstand usw.) höher als die des Leistungsmoduls, und die Strahlungswärme dieser Objekte wird stattdessen die Temperatur bestimmen des Steuermoduls steigen.
Im Entwurfsschema für die Wärmeableitung sollten die relativen Positionen der peripheren Komponenten des Wandlersteuermoduls wissenschaftlich entsprechend dem Einfluss der Wärmestrahlung angeordnet werden.
Wenn sich das Heizelement in der Nähe des Wandlersteuergeräts befindet, sollte zur Abschwächung der Heizwirkung der Strahlungsquelle die dünne Rippe des Hitzeschilds zwischen das Steuermodul und das Heizelement eingefügt werden.
2, Transmissionswärmeableitung
Bei vielen Anwendungen wird die von dem Leistungsmodulsubstrat erzeugte Wärme durch Wärmeübertragungskomponenten auf entfernte Wärmeableitungsoberflächen übertragen.
Auf diese Weise ist die Temperatur des PSU-Substrats gleich der Temperatur der Kühloberfläche, der Temperatur der Wärmeübertragungskomponente und der Summe der Temperaturen der beiden Oberflächen.
Der Wärmewiderstand von Wärmeübertragungskomponenten ist proportional zur Länge L zwischen den beiden und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche und Wärmeübertragungsrate zwischen den beiden, wobei geeignete Rohstoffe und Querschnittsflächen verwendet werden, aber auch effektiv reduziert werden können Wärmewiderstand von Wärmeübertragungskomponenten.
Wo Bauraum und Kosten vertretbar sind, sollte der Kühlkörper mit dem geringsten Wärmewiderstand verwendet werden.
Es sollte beachtet werden, dass sich die mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTBF) erheblich erhöht, wenn die Temperatur des Netzteilsubstrats leicht gesenkt wird.
Die Produktion und Herstellung von Rohstoffen für Kühlkörper ist der Schlüsselfaktor für die Effizienz. Bei der Auswahl müssen wir auf viele Aspekte achten.
Bei den meisten Anwendungen wird die vom Leistungsmodul erzeugte Wärme vom Substrat auf den Kühler oder die Wärmeübertragungskomponenten übertragen.
Jedoch muss die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des Leistungsmodulsubstrats und der Wärmeübertragungskomponente gesteuert werden. Der Wärmewiderstand ist im Wärmeabfuhrregelkreis in Reihe geschaltet. Die Temperatur des Substrats sollte die Summe der Oberflächentemperatur und der Temperatur der Wärmeübertragungskomponente sein.
Wenn dies nicht aktiviert wird, ist der Anstieg der Oberflächentemperatur sehr deutlich.
Die Gesamtoberfläche sollte so groß wie möglich sein und die Oberflächenglätte sollte innerhalb von 5 mil (0.005 ft) liegen.
Um die konvexe und konkave Oberfläche besser zu entfernen, können Sie die Oberfläche mit Wärmeleitkleber oder Wärmeleitpad füllen.
Mit geeigneten Maßnahmen kann der Oberflächenwärmewiderstand auf weniger als 0,1 Grad /W reduziert werden.
Die Temperatur kann reduziert und TAmax kann nur erhöht werden, indem die Wärmeableitung und der thermische Widerstand (RTH) oder die Leistungsaufnahme (Ploss) reduziert werden. Die maximale Leistung des Schaltnetzteils hängt von der Einsatztemperatur ab. Zu den wichtigsten Einflussparametern zählen die Verlustausgangsleistung Ploss, der Wärmewiderstand RTH und die Gehäusetemperatur TC der maximalen Schaltleistung.
Das Schaltnetzteil mit dem besten Wirkungsgrad und der besten Wärmeabfuhr hat eine niedrigere Temperatur.
Bei Nennausgangsleistung ist ihre nutzbare Temperatur überschüssig.
Das Schaltnetzteil mit niedrigem Wirkungsgrad oder schwacher Wärmeableitung hat eine höhere Temperatur.
Sie müssen für die Anwendung luftgekühlt oder leistungsreduziert sein.
3, Konvektionswärmeableitung
Konvektive Wärmeableitung ist die gebräuchlichste Art der Wärmeableitung in AEP-Leistungswandlern. Konvektion wird allgemein in natürliche Konvektion und erzwungene Konvektion unterteilt.
Wärmeübertragung von der heißen Blockoberfläche auf die niedrigere Temperatur des umgebenden statischen Gases, sogenannte natürliche Konvektion;
Die Übertragung von Wärme von der Oberfläche des heißen Blocks auf das Flüssiggas wird als erzwungene Konvektion bezeichnet.
Die Vorteile der natürlichen Konvektion sind sehr einfach zu erreichen, kein elektrischer Lüfter, niedrigere Kosten und eine hohe Glaubwürdigkeit der Wärmeableitung.
Allerdings ist das zum Erreichen der gleichen Substrattemperatur erforderliche Kühlkörpervolumen im Vergleich zur erzwungenen Konvektion sehr groß.
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