Description du mode de dissipation thermique du module de puissance
Il existe trois méthodes de dissipation thermique pour les modules de puissance : convection, conduction et rayonnement. Dans les applications pratiques, la plupart d'entre eux utilisent la convection comme principale méthode de dissipation de chaleur. Si la conception est appropriée, associée aux deux méthodes de dissipation thermique de conduction et de rayonnement, l'effet sera maximisé. Cependant, si la conception est incorrecte, cela entraînera des effets néfastes. Par conséquent, lors de la conception d'un module de puissance, la conception d'un système de dissipation thermique est devenue un maillon important.
1. Méthode de refroidissement par convection
La dissipation thermique par convection fait référence au transfert de chaleur à travers l'air du milieu fluide pour obtenir l'effet de dissipation thermique. C'est notre méthode de dissipation thermique commune. Les méthodes de convection sont généralement divisées en deux types, la convection forcée et la convection naturelle. La convection forcée fait référence au transfert de chaleur de la surface de l'objet chauffant vers l'air qui circule, et la convection naturelle fait référence au transfert de chaleur de la surface de l'objet chauffant vers l'air environnant à une température plus basse. Les avantages de l'utilisation de la convection naturelle sont une mise en œuvre simple, un faible coût, aucun besoin de ventilateur de refroidissement externe et une fiabilité élevée. Pour que la convection forcée atteigne la température du substrat pour une utilisation normale, elle nécessite un dissipateur thermique plus grand et prend de la place.
Faites attention à la conception du radiateur à convection naturelle. Si le radiateur horizontal a un faible effet de dissipation de chaleur, la surface du radiateur doit être augmentée de manière appropriée ou une convection forcée pour dissiper la chaleur lorsqu'il est installé horizontalement.
2. Méthode de dissipation thermique par conduction
Lorsque le module d'alimentation est utilisé, la chaleur sur le substrat doit être conduite vers la surface de dissipation de chaleur éloignée à travers l'élément conducteur de chaleur, de sorte que la température du substrat soit égale à la somme de la température de l'élément de dissipation de chaleur. surface, l'élévation de température de l'élément conducteur de chaleur et l'élévation de température des deux surfaces de contact. De cette façon, l'énergie thermique peut être volatilisée dans un espace efficace pour assurer le fonctionnement normal des composants. La résistance thermique d'un élément thermique est directement proportionnelle à la longueur et inversement proportionnelle à sa section transversale et à sa conductivité thermique. Si l'espace et le coût d'installation ne sont pas pris en compte, le radiateur avec la plus petite résistance thermique doit être utilisé. Étant donné que la température du substrat de l'alimentation baisse un peu, le temps moyen entre les pannes sera considérablement amélioré, la stabilité de l'alimentation sera améliorée et la durée de vie sera plus longue.
La température est un facteur important qui affecte les performances de l'alimentation. Par conséquent, lors du choix d'un radiateur, vous devez vous concentrer sur ses matériaux de fabrication. Dans les applications pratiques, la chaleur générée par le module est conduite du substrat vers le dissipateur thermique ou l'élément conducteur de chaleur. Cependant, il y aura une différence de température sur la surface de contact entre le substrat de puissance et l'élément conducteur de chaleur, et cette différence de température doit être contrôlée. La température du substrat doit être la somme de l'élévation de température de la surface de contact et de la température de l'élément conducteur de chaleur. Si elle n'est pas maîtrisée, l'échauffement de la surface de contact sera particulièrement important. Par conséquent, la zone de la surface de contact doit être aussi grande que possible et le lissé de la surface de contact doit être inférieur à 5 mils, c'est-à-dire à moins de 0,005 pouce.
Afin d'éliminer les irrégularités de la surface, la surface de contact doit être remplie de colle conductrice thermique ou de tampon thermique. Après avoir pris les mesures appropriées, la résistance thermique de la surface de contact peut être réduite à moins de 0,1°C/W. Ce n'est qu'en réduisant la dissipation thermique et la résistance thermique ou la consommation d'énergie que l'élévation de température peut être réduite. La puissance de sortie maximale de l'alimentation est liée à la température de l'environnement de l'application. Les paramètres d'influence comprennent généralement : la perte de puissance, la résistance thermique et la température maximale du boîtier d'alimentation. Les alimentations à haut rendement et à meilleure dissipation thermique auront une élévation de température plus faible et leur température utilisable aura une marge à la puissance de sortie nominale. Les alimentations avec une efficacité inférieure ou une mauvaise dissipation thermique auront une élévation de température plus élevée car elles nécessitent un refroidissement par air ou doivent être déclassées pour l'utilisation.
3. Méthode de dissipation thermique par rayonnement
La dissipation thermique par rayonnement est le transfert radiatif successif de chaleur qui se produit lorsque deux interfaces avec des températures différentes se font face. L'influence du rayonnement sur la température d'un seul objet dépend de nombreux facteurs, tels que la différence de température de divers composants, l'extérieur des composants, la position des composants et la distance entre eux. Dans les applications pratiques, ces facteurs sont difficiles à quantifier, et couplés à l'influence du milieu environnant's propre échange d'énergie radiante, il est difficile de calculer avec précision les effets désordonnés du rayonnement sur la température.
Dans les applications pratiques, il est impossible pour une alimentation électrique d'utiliser uniquement la dissipation thermique par rayonnement, car cette méthode ne peut généralement dissiper que 10 % ou moins de la chaleur totale. Il est généralement utilisé comme moyen auxiliaire de la principale méthode de dissipation thermique et n'est généralement pas pris en compte dans la conception thermique. Son effet sur la température. Dans l'état de fonctionnement de l'alimentation, sa température est généralement supérieure à la température de l'environnement extérieur et le transfert de rayonnement contribue à la dissipation globale de la chaleur. Cependant, dans des circonstances particulières, des sources de chaleur à proximité de l'alimentation, telles que des résistances de forte puissance, des cartes de périphériques, etc., le rayonnement de ces objets entraînera une augmentation de la température du module d'alimentation.
