Thermische Auslegung des Netzteils
Das thermische Problem des Leistungsmoduls beeinträchtigt die Zuverlässigkeit des Moduls ernsthaft und die Ausfallrate des Produkts wird exponentiell ansteigen. Was soll ich tun, wenn das Leistungsmodul heiß wird? Aus der Sicht des thermischen Moduldesigns stellt Ihnen dieser Artikel verschiedene Stromversorgungsdesigns und Anwendungslösungen mit niedrigem Temperaturanstieg und hoher Zuverlässigkeit vor.
Hohe Temperaturen haben einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Leistungsmodulen mit hoher Leistungsdichte. Hohe Temperaturen führen dazu, dass sich die Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren verringert, die Isolationseigenschaften von Transformatorlackdrähten, Transistorschäden, thermische Materialalterung, Schweißrisse mit niedrigem Schmelzpunkt, Ablösen von Lötverbindungen und mechanische Spannungen zwischen den Geräten zunehmen. Statistiken zeigen, dass die Zuverlässigkeit bei jeder Temperaturerhöhung der elektronischen Komponenten um 2 °C um 10 % sinkt.
Wie gestaltet man die thermischen Lösungen?
Reduzieren Sie Verluste aus der Schaltungsstruktur und den Komponenten: wie z. B. die Einführung besserer Steuermethoden und -technologien, der Hochfrequenz-Soft-Switching-Technologie, der Phasenverschiebungs-Steuerungstechnologie, der Synchrongleichrichtungstechnologie usw Anzahl der Heizkomponenten, Erhöhen Sie die Breite der dicken gedruckten Linie, um die Effizienz der Stromversorgung zu verbessern;
Die Verpackung von Bauteilen hat einen großen Einfluss auf die Erwärmung der Bauteile. Aufgrund der unterschiedlichen Technologie ist beispielsweise eine DFN-gekapselte MOS-Röhre leichter Wärme abzuleiten als eine DPAK-(TO252)-gekapselte MOS-Röhre. Unter den gleichen Verlustbedingungen wird der Temperaturanstieg des ersteren relativ gering sein. Im Allgemeinen ist die Nennleistung umso höher, je größer der Widerstand des Gehäuses ist, und bei gleichen Verlustbedingungen ist der Anstieg der Oberflächentemperatur geringer.
Manchmal scheinen die Parameter und die Leistung der Schaltung normal zu sein, aber tatsächlich verbergen sich große Probleme. Wie in Abbildung 3 gezeigt, gibt es kein Problem mit der grundlegenden Leistung einer bestimmten Schaltung, aber bei Raumtemperatur erreichte die Oberflächentemperatur des Treiberwiderstands der MOS-Röhre 95,2 °C, wenn sie mit einer Infrarot-Wärmebildkamera gemessen wurde. Bei Langzeitarbeit oder Hochtemperaturumgebung treten die Probleme des Durchbrennens des Widerstands und der Beschädigung des Moduls sehr leicht auf. Durch Anpassung der Schaltungsparameter wird die ohmsche Verlustwärme des Widerstands reduziert und das Widerstandspaket von 0603 auf 0805 geändert, wodurch die Oberflächentemperatur stark reduziert wird.
PCB-Design optimiertes thermisches Design
Die Fläche der Kupferhaut der PCB, die Dicke der Kupferhaut, das Material der Platine und die Anzahl der PCB-Schichten beeinflussen alle die Wärmeableitung des Moduls. Die häufig verwendete Platine FR4 (Epoxidharz) ist ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, und die Wärme der Komponenten auf der Platine kann über die Platine abgeleitet werden. In speziellen Anwendungen gibt es auch Platten mit geringerer Wärmebeständigkeit wie Aluminiumsubstrate oder Keramiksubstrate.
Das Layout und Routing der Leiterplatte sollte auch die Wärmeableitung des Moduls berücksichtigen:
Die Komponenten mit großer Wärmeentwicklung sollten ein Stapellayout vermeiden und versuchen, die Wärme gleichmäßig auf der Platine zu verteilen;
Insbesondere wärmeempfindliche Bauteile sollten von Wärmequellen ferngehalten werden;
Verwenden Sie bei Bedarf eine mehrschichtige Leiterplatte;
Die Rückseite des Leistungselements ist mit einer Kupferschicht beschichtet, um die Wärme abzuleiten, und verwenden Sie"heiße Löcher" um Wärme von einer Seite der Leiterplatte auf die andere zu übertragen.
Verwenden Sie eine effektivere Wärmeableitungstechnologie: Verwenden Sie Konduktions-, Strahlungs- und Konvektionstechnologie zur Übertragung von Wärme, einschließlich der Verwendung von Radiatoren, Luftkühlung (natürliche Konvektion und erzwungene Luftkühlung), Flüssigkeitskühlung (Wasser, Öl), thermoelektrische Kühlung, Wärmerohre, etc. .
Bei der thermischen Auslegung müssen Sie außerdem auf Folgendes achten:
Bei Leistungsmodulen mit Breitspannungseingang sind die Heizpunkte und die Wärmeverteilung von Hochspannungseingang und Niederspannungseingang völlig unterschiedlich und eine umfassende Bewertung erforderlich. Auch der Heizpunkt und die Wärmeverteilung beim Kurzschlussschutz sollten bewertet werden;
Beim Vergießen von Leistungsmodulen ist Vergusskleber ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit. Der Oberflächentemperaturanstieg der internen Komponenten des Moduls wird weiter reduziert.
Neben den oben genannten thermischen Designtechniken für Netzteile können auch hochleistungsfähige isolierte DC-DC-Leistungsmodule direkt ausgewählt werden, die schnell eine hochzuverlässige Lösung zur Isolierung der Stromversorgung für das System bereitstellen können. Basierend auf der Ansammlung von fast 20 Jahren Erfahrung in der Entwicklung von Netzteilen hat ZHIYUAN Electronics unabhängig unabhängige Netzteil-ICs entwickelt und entworfen, um die P-Serie optimierter Konstantspannungs-DC-DC-Netzteile für alle Arbeitsbedingungen zu schaffen, um die Anforderungen aller Arbeitsbedingungen zu erfüllen Bedingungen und bieten Benutzern stabile und qualitativ hochwertige Stromversorgungslösungen planen. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen integriert der autonome Stromversorgungs-IC von ZHIYUAN Electronics Schutzfunktionen wie Kurzschlussschutz und Übertemperaturschutz. Es verfügt über eine höhere Integration und Zuverlässigkeit, gewährleistet eine hocheffiziente und stabile Stromversorgung unter allen Arbeitsbedingungen und kann Benutzern E/A und Kommunikation bieten. Anwendungen wie Isolierung bieten standardmäßige und zuverlässige Stromversorgungslösungen.
