สามวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการกระจายความร้อนของโมดูลพลังงาน

มีสามวิธีพื้นฐานสำหรับการถ่ายโอนพลังงานของโมดูลพลังงานจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ: การแผ่รังสี การส่งผ่าน และการพาความร้อน

การแผ่รังสี: การถ่ายเทความร้อนแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างสองช่วงตึกที่มีอุณหภูมิต่างกัน

Transmission: การถ่ายเทความร้อนผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง

การพาความร้อน: การถ่ายเทความร้อนผ่านตัวกลางของไหล (แก๊ส)

ในการใช้งานเฉพาะที่หลากหลาย วิธีการถ่ายเทความร้อนทั้งสามวิธีมักมีผลในระดับที่แตกต่างกัน ในการใช้งานส่วนใหญ่ การพาความร้อนเป็นวิธีถ่ายเทความร้อนที่สำคัญที่สุด หากเพิ่มวิธีการกระจายความร้อนอีกสองวิธี เอฟเฟกต์จริงจะดีกว่า อย่างไรก็ตาม ในบางสถานการณ์ ทั้งสองวิธีนี้อาจมีผลตรงกันข้าม ดังนั้นเมื่อออกแบบระบบระบายความร้อนคุณภาพสูง ควรพิจารณาวิธีการถ่ายเทความร้อนทั้งสามวิธีอย่างรอบคอบ

โมดูลพลังงาน

1. การกระจายความร้อนจากแหล่งกำเนิดรังสี

เมื่อสองอินเทอร์เฟซที่มีอุณหภูมิต่างกันเผชิญหน้ากัน จะทำให้เกิดการแผ่รังสีความร้อนอย่างต่อเนื่อง

อิทธิพลสุดท้ายของการแผ่รังสีที่มีต่ออุณหภูมิของวัตถุบางอย่างถูกกำหนดโดยปัจจัยหลายประการ: ความแตกต่างของอุณหภูมิของส่วนประกอบต่าง ๆ การวางแนวของส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง ความเรียบของพื้นผิวของส่วนประกอบและระยะห่างระหว่างพวกมัน เนื่องจากไม่มีวิธีวิเคราะห์องค์ประกอบนี้ในเชิงปริมาณ บวกกับอิทธิพลของการแลกเปลี่ยนพลังงานจลน์การแผ่รังสีของสภาพแวดล้อมโดยรอบ' เอง การวัดอันตรายของรังสีต่ออุณหภูมิจึงซับซ้อนมาก และยากต่อความแม่นยำ คำนวณ.

ในการใช้งานเฉพาะของโมดูลควบคุมเครื่องแปลงไฟแบบสวิตชิ่ง ไม่น่าจะอาศัยการกระจายความร้อนด้วยการแผ่รังสีเพียงอย่างเดียวเป็นวิธีระบายความร้อนของคอนเวอร์เตอร์ ในกรณีส่วนใหญ่ แหล่งการแผ่รังสีจะกระจายไปเพียง 10% หรือน้อยกว่าของการสร้างความร้อนทั้งหมด ดังนั้น การแผ่รังสีความร้อนโดยทั่วไปจะใช้เป็นวิธีเสริมเท่านั้น นอกเหนือจากวิธีการกระจายความร้อนหลัก และโดยทั่วไปจะไม่นำมาพิจารณาในแผนการออกแบบทางความร้อน

อิทธิพลของอุณหภูมิของโมดูลจ่ายไฟ ในการใช้งานเฉพาะ อุณหภูมิของโมดูลควบคุมคอนเวอร์เตอร์ทั่วไปจะสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมตามธรรมชาติ

ดังนั้นการถ่ายเทพลังงานจลน์ที่แผ่รังสีจะเอื้อต่อการกระจายความร้อน อย่างไรก็ตาม ภายใต้เงื่อนไขบางประการ อุณหภูมิของแหล่งความร้อนบางส่วน (แผงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวต้านทานกำลังสูง ฯลฯ) รอบโมดูลควบคุมจะสูงกว่าอุณหภูมิของโมดูลพลังงาน และความร้อนจากการแผ่รังสีของวัตถุเหล่านี้จะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ของโมดูลควบคุม

ในแผนการออกแบบการกระจายความร้อน ตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนประกอบต่อพ่วงของโมดูลควบคุมคอนเวอร์เตอร์ควรจัดเรียงทางวิทยาศาสตร์ตามอิทธิพลที่รังสีความร้อนจะทำให้เกิด เมื่อส่วนประกอบที่ร้อนอยู่ใกล้กับโมดูลควบคุมคอนเวอร์เตอร์ เพื่อลดผลกระทบจากความร้อนของแหล่งกำเนิดรังสี ควรใส่ครีบบางของแผงฉนวนกันความร้อนระหว่างโมดูลควบคุมและส่วนประกอบที่ร้อน

2. การกระจายความร้อนในการส่ง

ในการใช้งานจำนวนมาก ความร้อนที่เกิดขึ้นบนซับสเตรตโมดูลพลังงานต้องถูกถ่ายเทไปยังพื้นผิวการกระจายความร้อนที่ยาวนานผ่านส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อน ด้วยวิธีนี้ อุณหภูมิของพื้นผิวโมดูลพลังงานจะเท่ากับผลรวมของอุณหภูมิของพื้นผิวการกระจายความร้อน อุณหภูมิของส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อน และอุณหภูมิของพื้นผิวทั้งสอง ความต้านทานความร้อนของส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อนเป็นสัดส่วนกับความยาว L ระหว่างทั้งสอง และแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัดและอัตราการถ่ายเทความร้อนระหว่างทั้งสอง การใช้วัตถุดิบที่เหมาะสมและพื้นที่หน้าตัดสามารถลดความต้านทานความร้อนของส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่ออนุญาตให้ใช้พื้นที่ในการติดตั้งและราคาได้ ควรใช้หม้อน้ำที่มีความต้านทานความร้อนน้อยที่สุด โปรดทราบว่าหากอุณหภูมิพื้นผิวของโมดูลพลังงานลดลงเล็กน้อย เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว (MTBF) จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

วัตถุดิบในการผลิตฮีตซิงก์เป็นองค์ประกอบหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพ ดังนั้นคุณต้องใส่ใจในหลายๆ ด้านในการเลือก ในการใช้งานส่วนใหญ่ ความร้อนที่เกิดจากโมดูลพลังงานจะถูกถ่ายโอนจากวัสดุพิมพ์ไปยังแผ่นระบายความร้อนหรือส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อน อย่างไรก็ตาม จะมีความแตกต่างของอุณหภูมิบนพื้นผิวระหว่างพื้นผิวโมดูลพลังงานและส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อน ต้องควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิประเภทนี้ ความต้านทานความร้อนเชื่อมต่อแบบอนุกรมในลูปควบคุมการกระจายความร้อน อุณหภูมิของพื้นผิวควรเป็นอุณหภูมิพื้นผิวและส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อน ผลรวมของอุณหภูมิ หากไม่ควบคุม อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของพื้นผิวจะชัดเจนมาก พื้นที่ผิวทั้งหมดควรมีขนาดใหญ่ที่สุด และความเรียบของพื้นผิวควรอยู่ภายใน 5 ไมล์ (0.005 ฟุต) เพื่อขจัดความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวได้ดีขึ้น คุณสามารถเติมพื้นผิวด้วยกาวนำความร้อนหรือแผ่นถ่ายเทความร้อน ) หลังจากใช้มาตรการรับมือที่เหมาะสมแล้ว ความต้านทานความร้อนที่พื้นผิวจะลดลงเหลือต่ำกว่า 0.1 ℃/W โดยการลดความต้านทานความร้อนกระจายความร้อน (RTH) หรือการลดการใช้พลังงาน (Ploss) เท่านั้น อุณหภูมิจะลดลงและ TAmax จะเพิ่มขึ้น กำลังไฟสูงสุดของแหล่งจ่ายไฟสลับนั้นสัมพันธ์กับอุณหภูมิของฉากแอปพลิเคชัน พารามิเตอร์หลักที่ส่งผลต่อการสูญเสียพลังงานเอาต์พุต Ploss ความต้านทานความร้อน RTH และแหล่งจ่ายไฟสลับสูงสุด อุณหภูมิเคส TC แหล่งจ่ายไฟสลับที่มีประสิทธิภาพสูงและกระจายความร้อนได้ดีที่สุดจะมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ที่เอาต์พุตกำลังไฟฟ้าออกเล็กน้อย ขอบอุณหภูมิที่มีอยู่ อุณหภูมิของแหล่งจ่ายไฟสลับที่มีประสิทธิภาพต่ำหรือการกระจายความร้อนต่ำจะสูงขึ้น ต้องระบายความร้อนด้วยอากาศหรือลดระดับสำหรับการใช้งาน

3. การพาความร้อนกระจายความร้อน

การพาความร้อนกระจายเป็นวิธีการกระจายความร้อนที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับเครื่องแปลงไฟของเอปสัน การพาความร้อนโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท: การพาธรรมชาติและการพาความร้อนแบบบังคับ การถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวของบล็อกร้อนไปยังก๊าซสถิตโดยรอบที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าเรียกว่าการพาความร้อนตามธรรมชาติ การถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวของบล็อกร้อนไปยังก๊าซของเหลวเรียกว่าการพาความร้อนแบบบังคับ

ข้อดีของการพาความร้อนตามธรรมชาติคือใช้งานง่ายมาก ไม่ต้องใช้พัดลม ต้นทุนต่ำ และมีความน่าเชื่อถือสูงในการกระจายความร้อน อย่างไรก็ตาม ในทางตรงกันข้ามกับการพาความร้อนแบบบังคับ เพื่อให้ได้อุณหภูมิพื้นผิวที่เท่ากัน ต้องใช้ฮีตซิงก์ขนาดใหญ่

การออกแบบหม้อน้ำหมุนเวียนตามธรรมชาติควรคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้ด้วย:

โดยทั่วไป เฉพาะพารามิเตอร์หลักของฮีตซิงก์แนวตั้งที่ให้ไว้สำหรับฮีตซิงก์ เอฟเฟกต์การกระจายความร้อนที่แท้จริงของแผงระบายความร้อนในแนวนอนนั้นอ่อน หากจำเป็นต้องติดตั้งในแนวนอน ควรเพิ่มพื้นที่หม้อน้ำอย่างเหมาะสม และสามารถใช้การพาความร้อนแบบบังคับได้