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电源模块散热的三种有效方法

2020-02-11 14:49:57 来源:电子发烧友网 点击:1364

【大比特导读】电源模块散热的方法及产品散热实际计算-在各种实际应用中,所有三种热量传递的方式都有不同程度的作用。在大部分应用中,对流是最主要的热量传递方式,若再加上另外两种散热方式,效果更佳。

电源模块能量从高温区传递到低温区域基础方法有三种:辐射、传输和对流。

辐射:不一样温度的两个物块间发热量的电磁感应传递。

传输:发热量通过固态介质的传递。

对流:发热量通过流体介质(气体)的传递。

在各种各样的具体运用中,全部三种发热量传递的方法常有不一样水平的效果。在绝大多数运用中,对流是最关键的发热量传递方法,若加上此外两种散热方法,实际效果更优 。但在一些状况下,这两种方法也可能会产生反效果。因而,设计方案优质的散热系统时,全部三种发热量传递方法都理 用心考虑到 。

电源模块

1、辐射源 散热

当两个不一样温度的介面相对时,将造成发热量的持续辐射传递。

辐射对某些物块温度的最后影响决策于很多要素:各构件的温度差、相关构件的方位、构件表层的光滑度及其 相互的间距等。因为没办法把这种要素量化分析,再加上周边环境自身的辐射式动能互换的影响,因而测算辐射对温度的危害 很繁杂,很难精准算计。

开关电源变换器控制模块具体运用中,不太可能单借助辐射式散热做为转化器的制冷方式。在绝大多数状况下,辐射源只有消散总发热量 的10 %或以下,因而,辐射散热一般只有作为关键散热方法之外 的一种辅助方式,而且热设计方案时一般都不考虑到它对电源模块温度的影响。在具体运用中,一般变换器控制模块的温度都高过自然环境温度,因而,辐射动能传递有利于散热。可是,在一些状况下,控制模块周边一些热源(电子器件板,大功率电阻等)的温度比电源模块的温度更高,这些 物体的辐射热反倒会使控制模块的温度上升 。

在散热设计方案中,应依据热辐射将会造成的影响,科学安排变换器控制模块周边元器件的相对性部位。当发烫元器件挨近变换器控制模块时,以便变弱辐射源的加温效用,在控制模块和发烫元器件之间应插进隔热板细薄的鳍片。

2、传输散热

在很多应用中,电源模块基板上的发热量要经传热元器件传输到很远的散热表面上。那样,电源模块基板的温度将相当于散热面的温度、传热元器件的温度及两表面的温度总和 。传热元器件的热阻两者之间长度L成正比,与两者之间截面积及传热率反比,采用适度的原材料和截面积,还可以有效减少传热元器件的热阻。在安装空间和成本费都容许的情况下,应取用热阻值最少的散热器。理应记牢,电源模块基板温度稍微减少一点 ,平均没有故障的时间(MTBF)就会明显提升 。

散热片的生产制造原材料是影响效率的关键要素,挑选时务必多方面留意。在绝大多数运用中,电源模块造成的发热量将从基板传输到散热器或传热元器件上。可是在电源模块基板和传热元器件之间的表面上把造成温度差,这类温度差务必加以控制,热阻串联在散热控制回路中,基板的温度应是表面的温度和传热元器件的温度总和。假如不加以控制,表面的温度上升会非常明显的。表面的总面积应尽量大一些,而且表面的光滑度理应在5密耳(0.005英尺)之内 。为了更好清除表层的凸凹不平,可以在表面填充导热胶或传热垫。)采用适度的对策后,表面的热阻可降至0.1 ℃/W以下 。只有减少散热热阻(RTH)或降低功耗(Ploss)才可以减少温度,提升TAmax,开关电源的最大功率跟应用场景温度相关,影响主要参数包含损耗输出功率Ploss、热阻RTH和最高开关电源壳温TC .高效率和散热最佳的开关电源 温度会较低。在标称输出功率输出时,它们的能用温度会余量。效率较低或散热较弱的开关电源的温度会较高。它们必须风冷或降额应用。

金属复合材料导热指数金317 W/mK

银429 W/mK

铜401W/mK

铁48 W/mK

铝237 W/mK

AA6061铝合金型材 155 W/mK

AA6063铝合金型材 201 W/mK

ADC12铝合金型材 96 W/mK

AA1070铝合金型材 226 W/mK

AA1050铝合金型材 209 W/mK

3、对流散热

对流散热是爱浦电源变换器最常用的散热方式,对流一般分成自然对流和强制对流两种。热量从发烫物块表层传递到温度较低的周边静止的气体中,称之为自然对流;热量从发烫物块 表层传递到流动性 的气体中,称之为强制对流。

自然对流的优势是非常容易实现、不用电风扇、成本费较低、并且散热的可信性很高。可是,与强制对流对比,为了达到同样的基板温度,所需要散热器的体积很大 。

自然对流散热器设计方案还应留意以下内容:

一般散热器都只给出垂直散热片的主要参数。水平散热片散热实际效果较弱。假如须水平安裝,理应适度地提升散热器的面积,也可选用强制对流散热。

产品散热具体测算

在不一样的运用中,电源模块所需要的散热器热阻可从下边的等式推算出来,随后可依据热阻从散热器的资料册 中能够寻找适当的散热器TC ,max

电源最大的满功率输出壳温

TA 工作环境温度

电源工作效能

Pout电源输出功率

1例1:在自然对流标准下,当工作环境为55 ℃,输出24 V、45 W时,算出WDH50-48 S24模块能够承担的最大热阻。

最大热阻抗=

Tmax=100 ℃

Ta =55 ℃

Pout=45 W

η=87 %(0.87)

最大热阻=

=6.69℃/W(min )

 

 

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