עיצוב תרמי של ספק כוח

הבעיה התרמית של מודול הכוח תפגע קשות באמינות המודול, ושיעור הכשל של המוצר יגדל באופן אקספוננציאלי. מה עלי לעשות אם מודול החשמל מתחמם? מנקודת המבט של תכנון תרמי של מודול, מאמר זה מציג בפניכם מגוון פתרונות של עליית טמפרטורות נמוכות, אמינות גבוהה של אספקת חשמל ופתרונות יישום.

לטמפרטורה גבוהה יש השפעה רבה על האמינות של מודולי הספק עם צפיפות הספק גבוהה. טמפרטורה גבוהה תגרום להפחתת החיים של קבלים אלקטרוליטיים, מאפייני הבידוד של חוטי אמייל שנאים, נזק לטרנזיסטור, הזדקנות תרמית של החומר, פיצוח ריתוך בנקודת התכה נמוכה, נפילת מפרקי הלחמה ומתח מכני בין מכשירים גדלים. הסטטיסטיקה מראה כי על כל עלייה של 2 מעלות צלזיוס בטמפרטורה של רכיבים אלקטרוניים, האמינות יורדת ב-10%.

כיצד לתכנן את הפתרונות התרמיים?

צמצום הפסדים ממבנה המעגל והרכיבים: כגון אימוץ שיטות וטכנולוגיות בקרה טובות יותר, טכנולוגיית מיתוג רך בתדר גבוה, טכנולוגיית בקרה להסטת פאזה, טכנולוגיית תיקון סינכרוני וכו', בנוסף לבחירת רכיבים בעלי הספק נמוך להפחתת מספר רכיבי חימום, הגדל את רוחב הקו המודפס העבה כדי לשפר את היעילות של ספק הכוח;

לאריזת הרכיבים יש השפעה רבה על עליית הטמפרטורה של הרכיבים. לדוגמה, בשל ההבדל בטכנולוגיה, צינור MOS ארוז DFN קל יותר לפזר חום מאשר צינור MOS ארוז DPAK (TO252). באותם תנאי אובדן, עליית הטמפרטורה של הראשונים תהיה קטנה יחסית. בדרך כלל, ככל שההתנגדות של החבילה גדולה יותר, כך ההספק המדורג גבוה יותר, ובאותם תנאי אובדן, עליית טמפרטורת פני השטח תהיה קטנה יותר.

לפעמים, הפרמטרים והביצועים של המעגל נראים תקינים, אך למעשה מסתתרים בעיות גדולות. כפי שמוצג באיור 3, אין בעיה עם הביצועים הבסיסיים של מעגל מסוים, אך בטמפרטורת החדר, טמפרטורת פני השטח של הנגד המניע של צינור MOS הגיעה ל-95.2 מעלות צלזיוס כאשר נמדדה באמצעות מדמיה תרמית אינפרא אדום. תחת עבודה ארוכת טווח או סביבת טמפרטורה גבוהה, קל מאוד להתרחש בעיות של שחיקת התנגדות ונזקי מודול. על ידי התאמת פרמטרי המעגל, אובדן החום האוהמי של הנגד מצטמצם, וחבילת הנגדים משתנה מ-0603 ל-0805, מה שמפחית מאוד את טמפרטורת פני השטח.

עיצוב תרמי PCB אופטימלי

שטח עור הנחושת של ה-PCB, עובי עור הנחושת, החומר של הלוח ומספר שכבות ה-PCB כולם משפיעים על פיזור החום של המודול. הלוח הנפוץ FR4 (שרף אפוקסי) הוא חומר מוליכות תרמית טובה, וניתן לפזר את החום של הרכיבים על ה-PCB דרך ה-PCB. ביישומים מיוחדים ישנן גם לוחות בעלי עמידות תרמית נמוכה יותר כמו מצעי אלומיניום או מצעים קרמיים.

הפריסה והניתוב של PCB צריכים לשקול גם את פיזור החום של המודול:

על הרכיבים עם ייצור חום גדול להימנע מערימה, ולנסות לשמור על חלוקת החום באופן שווה על הלוח;

יש להרחיק רכיבים רגישים לחום ממקורות חום במיוחד;

השתמש ב-PCB רב-שכבתי בעת הצורך;

החלק האחורי של אלמנט הכוח מצופה במישור נחושת כדי לפזר חום, ומשתמשים ב-& quot;חורים חמים" להעביר חום מצד אחד של ה-PCB לצד השני.

השתמשו בטכנולוגיית פיזור חום יעילה יותר: השתמשו בטכנולוגיית הולכה, קרינה והסעה להעברת חום, כולל שימוש ברדיאטורים, קירור אוויר (הסעה טבעית וקירור אוויר כפוי), קירור נוזלי (מים, שמן), קירור תרמו-אלקטרי, צינורות חום, וכו. .

בעיצוב תרמי, עליך לשים לב גם ל:

עבור מודולי כוח עם קלט מתח רחב, נקודות החימום וחלוקת החום של קלט מתח גבוה וכניסת מתח נמוך שונים לחלוטין, ונדרשת הערכה מקיפה. יש להעריך גם את נקודת החימום וחלוקת החום במהלך הגנת קצר חשמלי;

במודולי כוח עציצים, דבק עציצים הוא חומר עם מוליכות תרמית טובה. עליית טמפרטורת פני השטח של הרכיבים הפנימיים של המודול תופחת עוד יותר.

בנוסף לטכניקות התכנון התרמי של ספק הכוח המוזכרים לעיל, ניתן לבחור ישירות גם מודולי מתח DC-DC מבודדים בעלי ביצועים גבוהים, שיכולים לספק במהירות פתרון בידוד אספקת חשמל אמין ביותר עבור המערכת. בהתבסס על הצטברות של כמעט 20 שנות ניסיון בתכנון ספקי כוח, ZHIYUAN Electronics פיתחה ועיצב באופן עצמאי ICs של ספקי כוח עצמאיים ליצירת סדרת P של ספקי כוח DC-DC אופטימליים עבור כל תנאי העבודה כדי לענות על הצרכים של כל העובדים תנאים ומספקים למשתמשים תוכנית פתרונות אספקת חשמל יציבה ואיכותית. בהשוואה לפתרונות מסורתיים, ה-IC של ספק הכוח האוטונומי של ZHIYUAN Electronics משלב פונקציות הגנה כגון הגנת קצר חשמלי והגנה מפני טמפרטורת יתר. יש לו אינטגרציה ואמינות גבוהים יותר, מה שמבטיח יעילות גבוהה ואספקת חשמל יציבה בכל תנאי העבודה, ויכול לספק למשתמשים קלט/פלט ותקשורת. יישומים כגון בידוד מספקים פתרונות אספקת חשמל סטנדרטיים ואמינים.