คำอธิบายของโหมดการกระจายความร้อนของโมดูลพลังงาน

มีวิธีการกระจายความร้อนสามวิธีสำหรับโมดูลพลังงาน: การพาความร้อน การนำไฟฟ้า และการแผ่รังสี ในการใช้งานจริง ส่วนใหญ่ใช้การพาความร้อนเป็นวิธีการกระจายความร้อนหลัก หากการออกแบบมีความเหมาะสม ควบคู่ไปกับวิธีการนำความร้อนและการแผ่รังสีสองวิธี ผลลัพธ์จะเพิ่มขึ้นสูงสุด แต่ถ้าออกแบบไม่ถูกวิธีก็จะส่งผลเสีย ดังนั้นเมื่อออกแบบโมดูลพลังงาน การออกแบบระบบระบายความร้อนจึงกลายเป็นส่วนเชื่อมโยงที่สำคัญ

1. วิธีการทำความเย็นแบบพาความร้อน

การกระจายความร้อนแบบพาความร้อนหมายถึงการถ่ายเทความร้อนผ่านอากาศตัวกลางของไหลเพื่อให้ได้ผลการกระจายความร้อน เป็นวิธีการกระจายความร้อนทั่วไปของเรา วิธีการพาโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภทคือการพาความร้อนและการพาความร้อนตามธรรมชาติ การพาความร้อนแบบบังคับหมายถึงการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวของวัตถุที่ให้ความร้อนไปยังอากาศที่ไหล และการพาความร้อนตามธรรมชาติหมายถึงการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวของวัตถุที่ให้ความร้อนไปยังอากาศโดยรอบที่อุณหภูมิต่ำกว่า ข้อดีของการใช้การพาความร้อนตามธรรมชาติคือ การใช้งานที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ ไม่จำเป็นต้องใช้พัดลมระบายความร้อนภายนอก และความน่าเชื่อถือสูง เพื่อให้การพาความร้อนถึงอุณหภูมิพื้นผิวสำหรับการใช้งานปกติ จะต้องมีอ่างความร้อนขนาดใหญ่และใช้พื้นที่

ใส่ใจกับการออกแบบหม้อน้ำหมุนเวียนตามธรรมชาติ หากหม้อน้ำแนวนอนมีผลการกระจายความร้อนต่ำ ควรเพิ่มพื้นที่หม้อน้ำอย่างเหมาะสมหรือบังคับการพาความร้อนเพื่อระบายความร้อนเมื่อติดตั้งในแนวนอน

2. วิธีการนำความร้อนกระจาย

เมื่อมีการใช้งานโมดูลพลังงาน ความร้อนบนวัสดุพิมพ์จะต้องถูกส่งไปยังพื้นผิวการกระจายความร้อนไกลผ่านองค์ประกอบการนำความร้อน เพื่อให้อุณหภูมิของพื้นผิวจะเท่ากับผลรวมของอุณหภูมิของการกระจายความร้อน พื้นผิว อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นขององค์ประกอบการนำความร้อน และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของพื้นผิวสัมผัสทั้งสอง ด้วยวิธีนี้ พลังงานความร้อนสามารถระเหยได้ในพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบสามารถทำงานได้ตามปกติ ความต้านทานความร้อนขององค์ประกอบความร้อนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาว และเป็นสัดส่วนผกผันกับพื้นที่หน้าตัดและค่าการนำความร้อน หากไม่คำนึงถึงพื้นที่ในการติดตั้งและราคา ควรใช้หม้อน้ำที่มีความต้านทานความร้อนน้อยที่สุด เนื่องจากอุณหภูมิพื้นผิวของแหล่งจ่ายไฟลดลงเล็กน้อย เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลวจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ความเสถียรของแหล่งจ่ายไฟจะดีขึ้น และอายุการใช้งานจะนานขึ้น

อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟ ดังนั้นเมื่อเลือกหม้อน้ำ คุณควรเน้นที่วัสดุในการผลิต ในการใช้งานจริง ความร้อนที่เกิดจากโมดูลจะดำเนินการจากพื้นผิวไปยังแผงระบายความร้อนหรือองค์ประกอบการนำความร้อน อย่างไรก็ตาม จะมีความแตกต่างของอุณหภูมิบนพื้นผิวสัมผัสระหว่างซับสเตรตกำลังไฟฟ้าและองค์ประกอบการนำความร้อน และจะต้องควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมินี้ อุณหภูมิของพื้นผิวควรเป็นผลรวมของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของพื้นผิวสัมผัสและอุณหภูมิขององค์ประกอบการนำความร้อน หากไม่มีการควบคุม อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของพื้นผิวสัมผัสจะมีนัยสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้น พื้นที่ของพื้นผิวสัมผัสควรมีขนาดใหญ่ที่สุด และความเรียบของพื้นผิวสัมผัสควรอยู่ภายใน 5 ไมล์ นั่นคือภายใน 0.005 นิ้ว

เพื่อขจัดความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิว พื้นผิวสัมผัสควรเต็มไปด้วยกาวนำความร้อนหรือแผ่นความร้อน หลังจากใช้มาตรการที่เหมาะสมแล้ว ความต้านทานความร้อนของพื้นผิวสัมผัสจะลดลงเหลือต่ำกว่า 0.1°C/W โดยการลดการกระจายความร้อนและความต้านทานความร้อนหรือการใช้พลังงานเท่านั้นที่สามารถลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้ กำลังขับสูงสุดของแหล่งจ่ายไฟสัมพันธ์กับอุณหภูมิสภาพแวดล้อมของแอพพลิเคชั่น พารามิเตอร์ที่มีอิทธิพลโดยทั่วไป ได้แก่ การสูญเสียพลังงาน ความต้านทานความร้อน และอุณหภูมิกล่องจ่ายไฟสูงสุด แหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพสูงและการกระจายความร้อนได้ดีกว่าจะมีอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นต่ำกว่า และอุณหภูมิที่ใช้งานได้จะมีส่วนต่างที่เอาท์พุตพลังงานที่กำหนด แหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพต่ำหรือมีการกระจายความร้อนต่ำจะมีอุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากต้องการระบายความร้อนด้วยอากาศหรือจำเป็นต้องลดระดับการใช้งาน

3. วิธีการกระจายความร้อนด้วยรังสี

การกระจายความร้อนด้วยการแผ่รังสีคือการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสีต่อเนื่องที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนต่อประสานสองส่วนที่มีอุณหภูมิต่างกันเผชิญหน้ากัน อิทธิพลของรังสีที่มีต่ออุณหภูมิของวัตถุชิ้นเดียวขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ความแตกต่างของอุณหภูมิของส่วนประกอบต่างๆ ด้านนอกของส่วนประกอบ ตำแหน่งของส่วนประกอบ และระยะห่างระหว่างกัน ในการใช้งานจริง ปัจจัยเหล่านี้หาค่าได้ยาก และประกอบกับอิทธิพลของสภาพแวดล้อมโดยรอบ' การแลกเปลี่ยนพลังงานการแผ่รังสีของตัวเอง ทำให้การคำนวณผลกระทบที่ยุ่งเหยิงของรังสีต่ออุณหภูมิอย่างแม่นยำเป็นเรื่องยาก

ในการใช้งานจริง เป็นไปไม่ได้ที่แหล่งจ่ายไฟจะใช้การแผ่รังสีความร้อนเพียงอย่างเดียว เนื่องจากวิธีนี้โดยทั่วไปสามารถกระจายความร้อนได้เพียง 10% หรือน้อยกว่าเท่านั้น มักใช้เป็นวิธีการเสริมของวิธีการกระจายความร้อนหลัก และโดยทั่วไปจะไม่ถูกนำมาพิจารณาในการออกแบบทางความร้อน ผลกระทบต่ออุณหภูมิ ในสถานะการทำงานของแหล่งจ่ายไฟ อุณหภูมิโดยทั่วไปจะสูงกว่าอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมภายนอก และการถ่ายเทรังสีช่วยให้กระจายความร้อนโดยรวม อย่างไรก็ตาม ภายใต้สถานการณ์พิเศษ แหล่งความร้อนใกล้กับแหล่งจ่ายไฟ เช่น ตัวต้านทานกำลังสูง แผงอุปกรณ์ ฯลฯ การแผ่รังสีของวัตถุเหล่านี้จะทำให้อุณหภูมิของโมดูลแหล่งจ่ายไฟสูงขึ้น