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盤點電源模塊散熱的三種“極致”方法
電源模塊熱能從高溫區(qū)傳遞到低溫區(qū)的根本辦法有三種:輻射、傳導(dǎo)和對流。輻射:不同溫度的兩個物體間熱量的電磁傳遞。傳導(dǎo):熱量通過固體介質(zhì)的傳遞。比方外殼、觸摸面、導(dǎo)線!對流:熱量通過流體介質(zhì)(空氣)的傳遞。在各種實踐運用中,一切三種熱量傳遞的辦法都有不同程度的作用。在大部分運用中,對流是最首要的熱量傳遞辦法,若再加上另外兩種散熱辦法,作用更佳。但在某些情況下,這兩種辦法也或許帶來反作用。因而,規(guī)劃優(yōu)秀的散熱系統(tǒng)時,一切三種熱量傳遞辦法都應(yīng)當認真考慮。
1、傳導(dǎo)散熱
在許多運用中,電源模塊基板上的熱量要經(jīng)導(dǎo)熱元件傳導(dǎo)到較遠的散熱面上。這是一種有用的電源模塊散熱辦法,可以在有用的空間內(nèi)進行熱能的發(fā)出,確保器材的正常作業(yè)。這樣,電源模塊基板的溫度將等于散熱面的溫度、導(dǎo)熱元件的溫升及兩觸摸面的溫升之和。導(dǎo)熱元件的熱阻與其長度L成正比,與其截面積及導(dǎo)熱率反比,選用恰當?shù)馁Y料和截面積,也可以減小導(dǎo)熱元件的熱阻。在裝置空間和本錢都答應(yīng)的條件下,應(yīng)選用熱阻值最小的散熱器。應(yīng)當記住,電源模塊基板溫度稍微下降一點,均勻無故障時刻(MTBF)就會顯著提高,穩(wěn)定性更加好!。其壽數(shù)也會相應(yīng)得到一定的確保。散熱片的制造資料是影響效能的重要要素,選擇時有必要加以留意。在大部分運用中,電源模塊發(fā)生的熱量將從基板傳導(dǎo)到散熱器或?qū)嵩?墒窃陔娫茨K基板和導(dǎo)熱元件之間的觸摸面大將發(fā)生溫度差,這種溫度差有必要加以操控,熱阻串聯(lián)在散熱回路中,基板的溫度應(yīng)為觸摸面的溫升和導(dǎo)熱元件的溫度之和。假如不加操控,觸摸面的溫升會特別明顯的。觸摸面的面積應(yīng)盡或許大一些,而且觸摸面的滑潤度應(yīng)當在5密耳(0.005英寸)以內(nèi)。為了消除外表的凹凸不平,在觸摸面上應(yīng)填充導(dǎo)熱膠或?qū)釅|。)采取恰當?shù)霓k法后,觸摸面的熱阻可降到0.1℃/W以下。只要下降散熱熱阻(RTH)或下降功耗(Ploss)才能下降溫升,添加電源的最大輸出功率跟運用環(huán)境溫度有關(guān),影響參數(shù)包括損耗功率、熱阻和最高電源殼溫。效率高和散熱較佳的電源溫升會較低。在標稱功率輸出時,它們的可用溫度會有余量。效率較低或散熱較差的電源的溫升會較高。它們需求風冷或降額運用.
電源模塊的產(chǎn)品散熱規(guī)劃,一般是根據(jù)功率的大小、產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化功率、產(chǎn)品的運用環(huán)境或客戶的要求,作出相應(yīng)的組織,F(xiàn)在針對一些小功率的,理論上都是選用塑料殼的規(guī)劃。在發(fā)熱量不大,環(huán)境要求相對不是很嚴格的情況下,徹底達到工業(yè)的各項標準,而針對中功率的產(chǎn)品,一般會選用銅、鋁等外殼,可以把熱量更快的得到傳導(dǎo),以確保電源模塊的作業(yè)溫度。更大的上到200W或更高的,則都需求外上外接的散熱片,然后確保散熱傳導(dǎo)的需求!
2、輻射散熱
當兩個不同溫度的介面相對時,將發(fā)生熱量的接連輻射傳遞。輻射對個別物體溫度的終究影響決定于許多要素:各部件的溫度差、有關(guān)部件的方位、部件外表的光潔度以及互相的距離等。因為很難把這些要素量化,加上周圍環(huán)境本身的輻射式能量交流的影響,因而計算輻射對溫度的影響很雜亂,而且很難準確。電源變換器模塊實踐運用中,不或許單依托輻射式散熱作為轉(zhuǎn)化器的冷卻辦法。在大部分情況下,輻射只能散去總熱量的10%或以下,因而,輻射散熱一般只能作為首要散熱辦法以外的一種輔助手段,而且熱規(guī)劃時一般也不考慮它對)電源模塊溫度的影響。在實踐運用中,一般變換器模塊的溫度都高于環(huán)境溫度,因而,輻射能量傳遞有助于散熱?墒,在某些情況下,模塊附近一些熱源(功率器材板,大功率電阻等)的溫度比)電源模塊的溫度更高,這些物體的熱輻射將反而會使模塊的溫度升高.在散熱規(guī)劃中,應(yīng)根據(jù)熱輻射或許發(fā)生的影響,合理組織變換器模塊周圍元件的相對方位。當發(fā)熱元件靠近變換器模塊時,為了削弱輻射的加熱效應(yīng),在模塊和發(fā)熱元件之間應(yīng)插入隔熱板細薄的鰭片。
3、對流散熱
對流散熱是電源變換器常用的散熱辦法,對流一般分為天然對流和強制對流兩種。熱量從發(fā)熱物體外表傳遞到溫度較低的周圍靜止的空氣中,稱為天然對流;熱量從發(fā)熱物體外表傳遞到活動的空氣中,稱為強制對流。天然對流的長處是簡單實施、不需求電扇、本錢較低、而且散熱的可靠性很高?墒,與強制對流比較,為了達到相同的基板溫度,所需散熱器的體積較大。天然對流散熱器規(guī)劃還應(yīng)留意以下幾點:一般散熱器都只給出垂直散熱片的參數(shù)。水平散熱片散熱作用較差。假如須水平裝置,應(yīng)當恰當?shù)靥砑由崞鞯拿娣e,也可選用強制對流散熱。
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