Il existe trois méthodes efficaces pour refroidir un module de puissance

Il existe trois méthodes de base pour le transfert d'énergie du module de puissance d'une zone à haute température vers une zone à basse température : rayonnement, transmission et convection.

Radiation : transfert de chaleur par induction électromagnétique entre deux objets de température différente.

Transmission : transfert de chaleur à travers un milieu solide.

Convection : Transfert de chaleur à travers un milieu fluide (air).

1, dissipation thermique par rayonnement

Lorsque deux interfaces de températures différentes sont confrontées, un transfert radiatif continu de chaleur est provoqué.

L'influence finale du rayonnement sur la température de certains objets dépend de nombreux facteurs : la différence de température de chaque composant, l'orientation des composants liés, le lissé de la surface des composants et l'espacement entre eux.

Parce qu'il n'y a aucun moyen de quantifier ce facteur, couplé à l'influence de l'échange d'énergie cinétique rayonnante du milieu environnant lui-même, il est difficile de calculer les dommages du rayonnement à la température, ce qui est compliqué et difficile à calculer avec précision.

Dans l'application spécifique du module de commande du convertisseur de puissance à découpage, il est peu probable que la dissipation thermique par rayonnement soit utilisée comme mode de refroidissement du convertisseur seul.

Dans la plupart des cas, la source de rayonnement ne dissipe que 10 % ou moins de la chaleur totale. Par conséquent, la dissipation thermique par rayonnement n'est généralement qu'un moyen auxiliaire en plus de la méthode de dissipation thermique clé, et le schéma de conception thermique ne tient généralement pas compte de son influence sur la température du module de puissance.

Dans l'application spécifique, la température du module de commande du convertisseur est supérieure à la température de l'environnement naturel, de sorte que le transfert d'énergie cinétique de rayonnement est propice à la dissipation thermique.

Cependant, dans certains cas, la température de certaines sources de chaleur autour du module de contrôle (carte de l'appareil électronique, résistance haute puissance, etc.) est supérieure à celle du module de puissance, et la chaleur rayonnante de ces objets rendra plutôt la température de la montée du module de commande.

Dans le schéma de conception de dissipation thermique, les positions relatives des composants périphériques du module de commande du convertisseur doivent être organisées scientifiquement en fonction de l'influence du rayonnement thermique.

Lorsque l'élément chauffant est proche du module de commande du convertisseur, afin d'affaiblir l'effet de chauffage de la source de rayonnement, la fine ailette du bouclier thermique doit être insérée entre le module de commande et l'élément chauffant.

2, dissipation thermique de transmission

Dans de nombreuses applications, la chaleur générée par le substrat du module de puissance est transférée à des surfaces de dissipation de chaleur distantes par des composants de transfert de chaleur.

De cette manière, la température du substrat PSU sera égale à la température de la surface de refroidissement, à la température du composant de transfert de chaleur et à la somme des températures des deux surfaces.

La résistance thermique des composants de transfert de chaleur est proportionnelle à la longueur L entre les deux, et inversement proportionnelle à la section transversale et au taux de transfert de chaleur entre les deux, en utilisant des matières premières et une section transversale appropriées, mais peut également réduire efficacement la résistance thermique des composants de transfert de chaleur.

Lorsque l'espace et le coût d'installation sont acceptables, le dissipateur thermique avec la moindre résistance thermique doit être utilisé.

Il convient de garder à l'esprit que lorsque la température du substrat du bloc d'alimentation est légèrement réduite, le temps moyen de défaillance (MTBF) augmentera considérablement.

La production et la fabrication de matières premières pour le dissipateur thermique est le facteur clé affectant l'efficacité. Nous devons prêter attention à de nombreux aspects lors de la sélection.

Dans la plupart des applications, la chaleur générée par le module de puissance sera transférée du substrat au radiateur ou aux composants de transfert de chaleur.

Cependant, la différence de température entre la surface du substrat du module de puissance et le composant de transfert de chaleur doit être contrôlée. La résistance thermique est connectée en série dans la boucle de régulation de la dissipation thermique. La température du substrat doit être la somme de la température de surface et de la température du composant de transfert de chaleur.

Si rien n'est fait, l'augmentation de la température de surface sera très perceptible.

La surface totale doit être aussi grande que possible et le lissé de la surface doit être inférieur à 5 mil (0.005 ft).

Afin de mieux éliminer la surface convexe et concave, vous pouvez remplir la surface avec un adhésif thermique ou un tampon de transfert de chaleur.

Avec des mesures appropriées, la résistance thermique de surface peut être réduite à moins de 0,1 degré/W.

La température peut être réduite et TAmax peut être augmenté uniquement en réduisant la dissipation thermique et la résistance thermique (RTH) ou la consommation d'énergie (Ploss). La puissance maximale de l'alimentation à découpage est liée à la température d'application. Les principaux paramètres d'influence comprennent la perte de puissance de sortie Ploss, la résistance thermique RTH et la température de coque de puissance de commutation maximale TC.

L'alimentation à découpage avec le meilleur rendement et la meilleure dissipation thermique a une température plus basse.

En puissance de sortie nominale, leur température utilisable sera excédentaire.

L'alimentation à découpage à faible rendement ou à faible dissipation thermique a une température plus élevée.

Ils doivent être refroidis par air ou déclassés pour l'application.

3, dissipation thermique par convection

La dissipation thermique par convection est le mode de dissipation thermique le plus courant dans les convertisseurs de puissance AEP. La convection est généralement divisée en convection naturelle et en convection forcée.

Transfert de chaleur de la surface chaude du bloc à la température inférieure du gaz statique environnant, appelé convection naturelle ;

Le transfert de chaleur de la surface du bloc chaud au gaz liquide est appelé convection forcée.

Les avantages de la convection naturelle sont très faciles à réaliser, pas de ventilateur électrique, à moindre coût et une grande crédibilité de la dissipation thermique.

Cependant, le volume de dissipateur thermique nécessaire pour atteindre la même température de substrat est très important par rapport à la convection forcée.

Sinda Thermal est un fabricant de dissipateurs thermiques professionnel et expérimenté, notre usine a été fondée il y a plus de 8 ans, nous fournissons des variétés de dissipateurs thermiques aux clients mondiaux, nous pouvons offrir la conception thermique optimisée et des dissipateurs thermiques de grande qualité. Veuillez nous contacter librement si vous avez des exigences thermiques.